WO2019188412A1 - プライマー組成物、機能性部材及び機能性部材の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a primer composition, a functional member, and a method for producing the functional member.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-065924 for which it applied to Japan on March 29, 2018, and uses the content here.
- One such surface modification process is a process of providing a functional layer that imparts functionality to the surface of a resin product.
- a silane coupling agent into which functional groups having various functionalities are introduced is used as a raw material for the functional layer.
- a process of providing a primer layer between the surface of the resin product and the functional layer may be performed in order to improve the adhesion between the resin product and the functional layer.
- the primer layer is formed from a primer composition.
- Patent Document 1 is formed from a primer composition containing an overcoat layer (functional layer) formed from a hydrophilic silane coupling agent and an alkoxysilane having a specific structure on a substrate.
- a hydrophilic member having an undercoat layer (primer layer) has been proposed.
- the adhesion between the base material and the functional layer is enhanced by providing a primer layer on the surface of the base material.
- the present invention has been made in view of such problems, and a primer composition, a functional member, and a method for producing a functional member that can introduce more silane coupling agents into the functional layer of the functional member. With the goal.
- One embodiment of the present invention includes one or more alkoxysilanes (A) selected from a compound represented by the following general formula (I-1) and a compound represented by the following general formula (I-2); Contains one or more aminoalkylalkoxysilanes (B) selected from a compound represented by the formula (II-1) and a compound represented by the following general formula (II-2), and an organic solvent (C)
- A alkoxysilanes
- I-2 a compound represented by the following general formula (I-2)
- an organic solvent C
- each R 1 independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- each R 2 independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- m is 0 to 1000.
- each R 3 independently represents an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms.
- x is an integer of 1 to 6
- y is an integer of 1 to 10
- n is an integer of 0 to 10.
- R 4 each independently represents an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms.
- z is an integer of 1 to 10, and w is an integer of 1 to 10.
- One aspect of the present invention is a functional member comprising a resin base material, a primer layer located on one surface of the resin base material, and a functional layer located on the surface of the primer layer, the primer The layer is a functional member that is a cured product of the primer composition.
- silane coupling agents can be introduced into the functional layer, and a functional member having higher functionality can be provided.
- One embodiment of the present invention may be a functional member in which the functional layer is a hydrophilic layer having hydrophilicity.
- a silane coupling agent having more hydrophilicity can be introduced into the functional layer, and a functional member (hydrophilic member) having a hydrophilic layer having higher hydrophilicity can be provided.
- One embodiment of the present invention is a method for producing a functional member, which includes a step of applying and curing the primer composition on one surface of a resin base material.
- a primer layer capable of introducing more silane coupling agent into the functional layer can be formed.
- a functional member that is more excellent in functionality can be manufactured.
- more silane coupling agent can be introduced into the functional layer of the functional member.
- a functional member 100 shown in FIG. 1 includes a primer layer 20 and a functional layer 30 on one surface of a resin base material 10. That is, the functional member 100 includes the resin base material 10, the primer layer 20, and the functional layer 30 in this order.
- the thickness T 100 of the functional member 100 is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 500 mm, more preferably 0.001 to 300 mm, and still more preferably 0.001 to 200 mm.
- the thickness T 100 is equal to or greater than the lower limit, the strength of the functional member 100 is easily increased.
- the thickness T 100 is equal to or less than the above upper limit, the functional member 100 can be reduced in weight and easy to handle.
- the thickness T 100 of the functional member 100 can be measured using a caliper, for example.
- a general-purpose plastic material or an engineering plastic material can be used.
- the general-purpose plastic material include acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, vinyl chloride resin, polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), and unsaturated polyester (UP) resin.
- the engineering plastic material include polycarbonate (PC), nylon resin, polyphenylene ether (PPE) and the like.
- the resin substrate 10 is preferably an ABS resin, a vinyl chloride resin, PET, PC, or UP resin from the viewpoint of excellent heat resistance.
- a resin in which a filler such as glass fiber, calcium carbonate, aluminum hydroxide, aluminum oxide, silica or the like is blended may be used.
- the thickness T 10 of the resin substrate 10 is not particularly limited, for example, preferably 0.001 ⁇ 500 mm, more preferably 0.001 ⁇ 300 mm, more preferably 0.001 ⁇ 200 mm. If the thickness T 10 is not less than the above lower limit, the strength of the functional member 100 is easily increased. If the thickness T 10 is less than the above upper limit, can the functional member 100 to the light, it becomes easy to handle.
- the thickness T 10 of the resin substrate 10, for example, can be measured using calipers.
- the primer layer 20 is a cured product of the primer composition according to the present invention.
- the cured product refers to one in which at least one selected from hydrolyzable alkoxysilanes and hydrolyzed polycondensates thereof has been insoluble and infusible by polycondensation or crosslinking with heat, a catalyst or the like.
- the primer composition according to the present invention contains an alkoxysilane (A), an aminoalkylalkoxysilane (B), and an organic solvent (C).
- the alkoxysilane (A) is at least one selected from a compound represented by the following general formula (I-1) and a compound represented by the following general formula (I-2).
- each R 1 independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- each R 2 independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- m is 0 to 1000.
- Examples of the compound represented by the formula (I-1) include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetrabutoxysilane.
- tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferable from the viewpoint of easy dehydration condensation.
- Examples of the compound represented by formula (I-2) include compounds in which R 2 is a methyl group and m is 0 to 1000, R 2 is an ethyl group and m is 0 to 1000, and R 2 is a butyl group. Examples include compounds having m of 0 to 1000.
- M in the compound represented by the formula (I-2) represents a degree of polymerization and is 0 to 1000, preferably 10 to 80, and more preferably 30 to 50. When the degree of polymerization m is equal to or higher than the lower limit, more silanol groups are easily formed on the surface of the primer layer 20. It is easy to melt
- the compound represented by the formula (I-2) is a polymer obtained by dehydration condensation between two or more molecules of tetraalkoxysilane.
- the degree of polymerization m is 0, the compound represented by the formula (I-2) is a tetraalkoxysilane dimer obtained by dehydration condensation of two tetraalkoxysilane molecules.
- the degree of polymerization m can be controlled by the concentration of tetraalkoxysilane, the temperature during dehydration condensation, and the like.
- a tetraalkoxysilane represented by the formula (I-1) may be polymerized by dehydration condensation, or a commercially available product may be used.
- Examples of commercially available compounds represented by the formula (I-2) include methyl silicate oligomers MS51 and MS56 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
- the content of the alkoxysilane (A) is preferably 0.01 to 1.0% by mass, more preferably 0.02 to 0.5% by mass, and 0.03 to 0% with respect to the total mass of the primer composition. More preferably, 3% by mass. It is easy to introduce more silane coupling agents into the functional layer 30 when the content of the alkoxysilane (A) is not less than the above lower limit. When the content of the alkoxysilane (A) is equal to or lower than the above upper limit value, it is easy to suppress the appearance change when the primer composition is applied to the resin substrate 10.
- the amount of silicon atoms derived from the alkoxysilane (A) is preferably 1.0 to 60 ⁇ mol / g, more preferably 1.9 to 30 ⁇ mol / g, and more preferably 2.8 to 20 ⁇ mol / g with respect to 1 g of the primer composition. g is more preferable. It is easy to introduce more silane coupling agents into the functional layer 30 when the amount of silicon atoms derived from the alkoxysilane (A) is not less than the above lower limit. If the amount of silicon atoms derived from the alkoxysilane (A) is less than or equal to the above upper limit, it is easy to suppress changes in appearance when the primer composition is applied to the resin substrate 10.
- the amount of silicon atoms derived from alkoxysilane (A) can be determined by elemental analysis of alkoxysilane (A).
- the aminoalkylalkoxysilane (B) is at least one selected from a compound represented by the following general formula (II-1) and a compound represented by the following general formula (II-2).
- each R 3 independently represents an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms.
- x is an integer of 1 to 6
- y is an integer of 1 to 10
- n is an integer of 0 to 10.
- R 4 each independently represents an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms.
- z is an integer of 1 to 10, and w is an integer of 1 to 10.
- x is an integer of 1 to 6, preferably 2 to 6.
- y is an integer of 1 to 10, and preferably 2 to 3.
- n is an integer of 0 to 10, preferably 1 or 2.
- Examples of the compound represented by the formula (II-1) include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2 -Aminoethyl) aminopropyltriethoxysilane, 3- (6-aminohexyl) aminopropyltrimethoxysilane, 3- (6-aminohexyl) aminopropyltriethoxysilane, trimethoxysilylpropyldiethylenetriamine and the like.
- 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, 3- (6-amino) is preferable from the viewpoint that adhesion with a silane coupling agent is more easily exhibited.
- Hexyl) aminopropyltrimethoxysilane is preferred.
- z is an integer of 1 to 10, and preferably 2 to 4. When z is within the above numerical range, the dehydration condensation reaction of alkoxysilane (A) is likely to be promoted.
- w is an integer of 1 to 10, and preferably 2 to 4. When w is within the above numerical range, the dehydration condensation reaction of alkoxysilane (A) is likely to be promoted.
- Examples of the compound represented by the formula (II-2) include bis (3- (triethoxysilyl) propyl) amine, bis (3- (trimethoxysilyl) propyl) amine, and the like.
- the compound represented by the formula (II-2) is preferably bis (3- (trimethoxysilyl) propyl) amine from the viewpoint of easy hydrolysis.
- the content of the aminoalkylalkoxysilane (B) is preferably 0.0002 to 1% by mass, more preferably 0.002 to 0.6% by mass, and 0.01 to 0% with respect to the total mass of the primer composition. More preferably, 3% by mass.
- the content of the aminoalkylalkoxysilane (B) is not less than the above lower limit, it is easy to introduce more silane coupling agents into the functional layer 30.
- the content of the aminoalkylalkoxysilane (B) is not more than the above upper limit, it is easy to suppress changes in appearance when the primer composition is applied to the resin substrate 10.
- the amount of silicon atoms derived from the aminoalkylalkoxysilane (B) is preferably 0.01 to 60 ⁇ mol / g, more preferably 0.1 to 30 ⁇ mol / g, more preferably 0.5 to 15 ⁇ mol / g is more preferable.
- the amount of silicon atoms derived from the aminoalkylalkoxysilane (B) is equal to or greater than the lower limit, more silane coupling agents can be easily introduced into the functional layer 30.
- the amount of silicon atoms derived from the aminoalkylalkoxysilane (B) is less than or equal to the above upper limit, it is easy to suppress changes in appearance when the primer composition is applied to the resin substrate 10.
- the amount of silicon atoms derived from the aminoalkylalkoxysilane (B) can be determined in the same manner as the amount of silicon atoms derived from the alkoxysilane (A).
- the ratio of the amount of silicon atoms derived from aminoalkylalkoxysilane (B) to the amount of silicon atoms derived from alkoxysilane (A) in the primer composition (hereinafter also referred to as B / A ratio). 0.005 to 1, preferably 0.015 to 0.5, and more preferably 0.05 to 0.2.
- B / A ratio is equal to or higher than the lower limit, it is easy to introduce more silane coupling agents into the functional layer 30.
- the B / A ratio is less than or equal to the above upper limit value, it is easy to suppress changes in appearance when the primer composition is applied to the resin substrate 10.
- the total of the content of alkoxysilane (A) and the content of aminoalkylalkoxysilane (B) (hereinafter also referred to as A + B amount) is 0.01 to 5 mass relative to the total mass of the primer composition. % Is preferable, 0.02 to 3% by mass is more preferable, and 0.04 to 1.2% by mass is further preferable.
- a + B amount is not less than the above lower limit value, it is easy to introduce more silane coupling agents into the functional layer 30.
- the A + B amount is not more than the above upper limit value, it is easy to suppress changes in appearance when the primer composition is applied to the resin base material 10.
- the organic solvent (C) is not particularly limited as long as it dissolves or disperses alkoxysilane (A) and aminoalkylalkoxysilane (B) to form a primer composition.
- the organic solvent (C) include alcohol solvents such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol (IPA), 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, Ketone solvents such as diethyl ketone, chlorine solvents such as dichloromethane and trichloromethane, aromatic solvents such as toluene and xylene, ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate and isopropyl acetate, diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane
- Examples include ether solvents, glycol ether solvents such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol di
- organic solvents examples include alcohol solvents and ketone solvents that easily dissolve alkoxysilane (A) and aminoalkylalkoxysilane (B) are preferable, alcohol solvents are more preferable, ethanol, 2-propanol, and 1-butanol. Is more preferable.
- An organic solvent (C) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
- the content of the organic solvent (C) is preferably 95 to 99.99% by mass, more preferably 97 to 99.98% by mass, and more preferably 98.8 to 99.96% by mass with respect to the total mass of the primer composition. Is more preferable.
- the content of the organic solvent (C) is equal to or higher than the lower limit, it is easy to suppress a change in appearance when the primer composition is applied to the resin base material 10.
- the content of the organic solvent (C) is not more than the above upper limit value, it is easy to introduce more silane coupling agents into the functional layer 30.
- the primer composition which concerns on this invention may contain the arbitrary components except an alkoxysilane (A), an aminoalkyl alkoxysilane (B), and an organic solvent (C) as needed.
- the optional component include a surface conditioner and water.
- the content of the optional component is preferably 0.00001 to 1% by mass with respect to the total mass of the primer composition.
- the thickness T 20 of the primer layer 20 is not particularly limited, for example, preferably 0.001 ⁇ 2 [mu] m, more preferably 0.002 ⁇ 0.6 .mu.m, more preferably 0.005 ⁇ 0.2 [mu] m.
- the thickness T 20 is equal to or greater than the lower limit, the functional layer 30 can be easily formed uniformly on the surface of the primer layer 20.
- the thickness T 20 is equal to or less than the above upper limit value, it is easy to improve the adhesion between the one surface of the resin base material 10 and the primer layer 20.
- the thickness T 20 of the primer layer 20 can be measured using X-ray photoelectron spectroscopy apparatus.
- the functional layer 30 is a layer that can impart various functionalities to the resin base material 10.
- the functional layer 30 include a hydrophilic layer having hydrophilicity, a water repellent layer having water repellency, and an antibacterial layer having antibacterial properties.
- a hydrophilic layer having hydrophilicity is preferable from the viewpoint of use in a water space having equipment using water.
- the functional layer 30 contains a silane coupling agent.
- the silane coupling agent is a compound composed of an organic substance and silicon, and refers to a compound having two or more different reactive groups in the molecule.
- One of the reactive groups is a reactive group that chemically bonds to an inorganic material, and the other is a reactive group that chemically bonds to an organic material.
- silane coupling agents include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinylmethyldichlorosilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, 5-hexenyltrimethoxysilane, and 3-glycid.
- the functional layer 30 may contain a compound capable of imparting various functionalities to the resin base material 10 in addition to the silane coupling agent.
- Various functionalities include hydrophilicity, water repellency, antibacterial properties and the like.
- Examples of the compound capable of imparting hydrophilicity include the hydrophilic compounds described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-020461.
- Examples of the hydrophilic compound include sodium Nt-butylacrylamide sulfonate, sodium vinyl sulfonate, 2-sodium sulfoethyl methacrylate, sodium allyl sulfonate, sodium p-styrene sulfonate, 3-mercapto-1-propane. Examples thereof include sodium sulfonate.
- Examples of the compound capable of imparting water repellency include silane coupling agents such as KBM-1703 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
- Examples of the compound capable of imparting antibacterial properties include silane coupling agents such as AEM-5700 (manufactured by AEGIS ENVIRONMENTS).
- the thickness T 30 of the functional layer 30 is not particularly limited, for example, preferably 0.0004 ⁇ 1 [mu] m, more preferably from 0.0008 ⁇ 0.5 [mu] m, more preferably 0.001 ⁇ 0.3 [mu] m.
- the thickness T 30 of the functional layer 30 can be measured using X-ray photoelectron spectroscopy apparatus.
- the amount of silane coupling agent introduced is proportional to the amount of silanol groups in the primer layer 20.
- the amount of the silanol group in the primer layer 20 can be confirmed by the peak of the siloxane bond in infrared spectroscopy. The larger the siloxane bond peak, the greater the amount of silanol groups in the primer layer 20. The peak of siloxane bond in infrared spectroscopy can be seen around 1050 cm ⁇ 1 .
- the amount of silanol groups in the primer layer 20 can also be confirmed by the peak of methylene groups in infrared spectroscopy. The smaller the methylene group peak, the fewer alkoxy groups remaining in the primer layer 20, and the more silanol groups. The peak of the methylene group in infrared spectroscopy is seen around 2950 cm ⁇ 1 .
- a hydrophilic member having hydrophilicity is preferable from the viewpoint of use in a water space having equipment that uses water.
- a method of dropping a water droplet on the surface of the functional member 100 and measuring the contact angle of water can be given.
- a contact angle meter manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.
- the dropping solution is distilled water, the dropping amount is 1.0 ⁇ L, and the contact angle can be calculated by the ⁇ / 2 method (A half-angle method).
- the contact angle of water is defined from 0 ° to 180 °, and the smaller the angle, the more hydrophilic.
- the contact angle of water is preferably 0 to 60 °, more preferably 0 to 40 °, and further preferably 0 to 30 °.
- the functional member 100 is excellent in hydrophilicity as the contact angle of water is below the upper limit. Although the lower limit of the contact angle of water is preferably as small as possible, it is substantially about 5 °.
- hydrophilic members include, for example, housing equipment, toilet bowls, bathtubs, washstands, kitchenware, windows, doors, floors, desks, vehicle bodies, solar panels, walls, displays, signs, touch panels, etc. Can be mentioned.
- the index for evaluating the water repellency of the functional member 100 includes a method of measuring the contact angle of water as in the index for evaluating the hydrophilicity of the functional member 100. It is done.
- the contact angle of water is preferably 60 to 180 °, more preferably 70 to 180 °, and even more preferably 80 to 180 °.
- the functional member 100 is excellent in water repellency that the contact angle of water is more than the said lower limit.
- the upper limit of the water contact angle is preferably as large as possible, but is substantially about 150 °.
- the antibacterial evaluation of the functional member 100 is performed according to the antibacterial test method described in JIS Z2801.
- the antibacterial property of the functional member 100 is determined based on the antibacterial activity value specified in JIS Z2801. If the antibacterial activity value is 2.0 or more, the functional member 100 is excellent in antibacterial properties.
- Examples of applications to which the antibacterial member can be applied include housing equipment, toilet bowls, bathtubs, washstands, kitchenware, windows, doors, floors, desks, walls, handles, touch panels, toys, and medical equipment.
- the shape of the functional member 100 is not particularly limited, and may be, for example, a rectangular shape in plan view or an elliptical shape in plan view.
- the method for producing a functional member according to the present invention includes a step of forming a primer layer and a step of forming a functional layer.
- a functional member including a primer layer located on one surface of a resin base material and a functional layer located on the surface of the primer layer is obtained.
- the step of forming the primer layer is a step of applying and curing the primer composition according to the present invention on one surface of the resin base material.
- the primer composition according to the present invention is prepared by dissolving an alkoxysilane (A) and an aminoalkylalkoxysilane (B) and, if necessary, a surface conditioner (optional component) in an organic solvent (C) and then stirring. can get.
- the method for stirring the primer composition is not particularly limited, and the primer composition can be stirred by a conventional method.
- the method for applying the primer composition to one surface of the resin substrate 10 is not particularly limited. For example, spray coating method, dip coating method, flow coating method, spin coating method, roll coating method, film applicator method, screen printing. Methods such as coating, bar coating, brush coating, and sponge coating are applicable.
- the application amount of the primer composition is not particularly limited, and for example, 1 to 50 g is preferable and 5 to 20 g is more preferable with respect to the resin base material 10 having a size of 100 cm ⁇ 100 cm.
- the coating amount of the primer composition is within the above numerical range, the thickness T 20 of the primer layer 20 is easily set to 0.001 to 2 ⁇ m.
- the adhesion between the resin base material 10 and the primer layer 20 can be further enhanced.
- an organic solvent such as acetone, ethanol, 2-propanol or the like can be used.
- the method of curing the primer composition is not particularly limited, and examples thereof include a method of curing by heating at an arbitrary temperature.
- the temperature for curing the primer composition can be appropriately determined in consideration of the composition of the primer composition, the coating amount, and the curing time.
- the temperature for curing the primer composition is preferably, for example, 15 to 120 ° C., more preferably 30 to 100 ° C.
- the temperature for curing the primer composition is at least the above lower limit, the dehydration condensation reaction of alkoxysilane (A) and aminoalkylalkoxysilane (B) tends to proceed.
- the temperature at which the primer composition is cured is equal to or lower than the upper limit, it is easy to suppress the deterioration of the resin base material 10.
- the step of forming the functional layer is a step of applying and curing a compound capable of imparting functionality including a silane coupling agent (hereinafter, also referred to as “functionality imparting compound”) on the surface of the primer layer.
- the method for applying the functionality-imparting compound to the surface of the primer layer 20 is not particularly limited, and a method similar to the method for applying the primer composition to one surface of the resin substrate 10 can be applied.
- the application amount of the functional compound is, for example, preferably 2 to 50 g, more preferably 5 to 20 g with respect to the area of the primer layer 20 of 100 cm ⁇ 100 cm. When the coating amount of the functional compound is within the above numerical range, the thickness T 30 of the functional layer 30 is easily adjusted to 0.0004 to 1 ⁇ m.
- the method of curing the functional compound is not particularly limited, and examples thereof include a method of curing by heating at an arbitrary temperature.
- the temperature for curing the functionality-imparting compound can be appropriately determined in consideration of the composition of the functionality-imparting compound, the coating amount, and the curing time.
- the temperature for curing the functional compound is preferably, for example, 15 to 120 ° C., more preferably 30 to 100 ° C.
- the temperature for curing the functional compound is equal to or higher than the above lower limit, the dehydration condensation reaction of the silane coupling agent easily proceeds.
- the temperature at which the functionality-imparting compound is cured is equal to or lower than the above upper limit value, it is easy to suppress deterioration of the resin substrate 10.
- Examples of the function-imparting compound include a hydrophilicity-imparting compound, a water repellency-imparting compound, and an antibacterial property-imparting compound.
- the functionality-imparting compound only needs to contain a silane coupling agent, and may be the silane coupling agent itself.
- Examples of the hydrophilicity-imparting compound include a mixture of the above-described hydrophilic compound and a silane coupling agent.
- Examples of the water repellency imparting compound include the above-mentioned KBM-1703 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
- Examples of the antibacterial property-imparting compound include AEM-5700 (manufactured by AEGISENVIRONMENTS) described above.
- the primer layer 20 is formed on one surface of the resin base material 10 by the step of forming the primer layer. Through the step of forming the functional layer, the functional member 100 in which the functional layer 30 is formed on the surface of the primer layer 20 is obtained.
- the primer layer 20 is provided on one surface of the resin base material 10.
- the present invention is not limited to this, and the primer layer 20 may be provided on both surfaces of the resin base material 10.
- the functional layer 30 is provided on one surface of the resin base material 10.
- the present invention is not limited to this, and the functional layer 30 may be provided on both surfaces of the resin base material 10.
- KBM603 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, R 3 in formula (II-1) is a methyl group, x is 2, y is 3, n is 1, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- KBE603 3- (2-aminoethyl) aminopropyltriethoxysilane, R 3 in the formula (II-1) is an ethyl group, x is 2, y is 3, n is 1, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- KBM903 3-aminopropyltrimethoxysilane
- R 3 in formula (II-1) is a methyl group
- y 3
- n 0, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- KBE903 3-aminopropyltriethoxysilane
- R 3 in formula (II-1) is an ethyl group
- y 3
- n 0, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- Bis (3- (triethoxysilyl) propyl) amine R 4 in the formula (II-2) is an ethyl group
- z 3
- w 3, Fluorochem Ltd. Made.
- ⁇ Formation of primer layer ⁇ UP was used as a resin substrate, and the surface of the UP was wiped with acetone and then degreased by wiping with 2-propanol (IPA). Subsequently, 0.1 g of the primer composition was applied to one surface of the degreased 5 cm ⁇ 10 cm resin base material by a bar coater method. Thereafter, the primer composition was cured by leaving it at a temperature of 60 ° C. for 30 minutes using an electric oven to form a primer layer having a thickness of 0.1 ⁇ m.
- IPA 2-propanol
- silanol groups generated from 3-acryloxypropyltrimethoxysilane and the surface of the primer layer A silanol group was subjected to a dehydration condensation reaction to obtain a base material on which a layer serving as a base of the hydrophilic layer was formed.
- 27.5 parts by mass of ion-exchanged water and 10 parts by mass of urea were mixed and stirred until urea was dissolved.
- Nt-butylacrylamide sodium sulfonate (50% by mass aqueous solution, number average) was used as the hydrophilic compound.
- Example 2 to 8 A hydrophilic member was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin base material shown in Table 1 was used, and the contact angle was measured.
- Example 9 to 21 A hydrophilic member was prepared in the same manner as in Example 1 except that the primer compositions shown in Tables 2 to 3 were used, and the contact angle was measured.
- Example 22 ⁇ Formation of primer layer ⁇ A primer layer was formed in the same manner as in Example 1.
- Example 23 ⁇ Formation of antibacterial layer ⁇ 0.75 g of trimesic acid was dissolved in 230 mL of ion-exchanged water while stirring at 60 ° C., and allowed to cool to room temperature (25 ° C.). Thus, Solution 4 was prepared. 12 g of AEM5700 (manufactured by AEGISENVIRONMENTS) was mixed with 76.6 mL of ion-exchanged water and stirred for 7 minutes to obtain Solution 5. These solutions 4 and 5 were mixed to obtain a solution 6 (antibacterial property imparting compound). The resin base material on which the primer layer is formed in the solution 6 is dipped for 30 minutes and then taken out and cured at a temperature of 90 ° C. for 60 minutes using an electric oven to obtain an antibacterial member having a thickness of 5 mm and having an antibacterial layer having a thickness of 3 nm. Produced. The antibacterial evaluation was performed according to the antibacterial test method described in JIS Z2801.
- a hydrophilic member was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin base material shown in Table 4 was used, and the contact angle was measured.
- a hydrophilic member was prepared in the same manner as in Example 1 except that UP was used as the resin base material and a primer composition not containing aminoalkylalkoxysilane (B) was used, and the contact angle was measured.
- the primer composition according to the present invention can be used particularly suitably for resin products installed in a water space having facilities that use water, such as toilet bowls and washstands.
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Abstract
特定の構造を有するアルコキシシラン(A)と、下記一般式(II-1)及び下記一般式(II-2)で表される化合物から選ばれる1種以上のアミノアルキルアルコキシシラン(B)と、有機溶媒(C)と、を含有するプライマー組成物。(式(II-1)、式(II-2)中、R3、R4は、それぞれ独立に炭素数1又は2のアルキル基を表す。xは1~6の整数、yは1~10の整数、nは0~10の整数、zは1~10の整数、wは1~10の整数である。)
Description
本発明は、プライマー組成物、機能性部材及び機能性部材の製造方法に関する。
本願は、2018年3月29日に日本に出願された特願2018-065924号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2018年3月29日に日本に出願された特願2018-065924号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
便器、洗面台等、水を使用する設備を有する水回り空間に設置される樹脂製品に対して、樹脂製品の表面に親水性、抗菌性等の様々な機能性を付与するための表面改質処理が行われている。このような表面改質処理の一つに、樹脂製品の表面に機能性を付与する機能層を設ける処理がある。機能層の原料として、様々な機能性を有する官能基が導入されたシランカップリング剤が用いられる。機能層を設ける処理においては、樹脂製品と機能層との密着性を高めるために、樹脂製品の表面と機能層との間にプライマー層を設ける処理が行われることがある。プライマー層は、プライマー組成物から形成される。
例えば、特許文献1には、基材上に、親水性を有するシランカップリング剤から形成される上塗層(機能層)と、特定の構造を有するアルコキシシランを含有するプライマー組成物から形成される下塗層(プライマー層)とを有する親水性部材が提案されている。特許文献1の親水性部材では、基材の表面にプライマー層が設けられることにより、基材と機能層との密着性が高められている。
特許文献1の親水性部材の親水性をより高めるためには、親水性を有するシランカップリング剤をより多く導入する必要がある。
しかしながら、特許文献1の親水性部材に形成された機能層に導入されるシランカップリング剤の導入量は、充分ではなかった。
しかしながら、特許文献1の親水性部材に形成された機能層に導入されるシランカップリング剤の導入量は、充分ではなかった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、機能性部材の機能層に、より多くのシランカップリング剤を導入できるプライマー組成物、機能性部材及び機能性部材の製造方法を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の一態様は、下記一般式(I-1)で表される化合物及び下記一般式(I-2)で表される化合物から選ばれる1種以上のアルコキシシラン(A)と、下記一般式(II-1)で表される化合物及び下記一般式(II-2)で表される化合物から選ばれる1種以上のアミノアルキルアルコキシシラン(B)と、有機溶媒(C)と、を含有するプライマー組成物である。
本発明の一態様は、下記一般式(I-1)で表される化合物及び下記一般式(I-2)で表される化合物から選ばれる1種以上のアルコキシシラン(A)と、下記一般式(II-1)で表される化合物及び下記一般式(II-2)で表される化合物から選ばれる1種以上のアミノアルキルアルコキシシラン(B)と、有機溶媒(C)と、を含有するプライマー組成物である。
式(I-1)中、R1は、それぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基を表す。式(I-2)中、R2は、それぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基を表す。mは、0~1000である。
式(II-1)中、R3は、それぞれ独立に炭素数1又は2のアルキル基を表す。xは、1~6の整数、yは、1~10の整数、nは、0~10の整数である。式(II-2)中、R4は、それぞれ独立に炭素数1又は2のアルキル基を表す。zは、1~10の整数、wは、1~10の整数である。
このような構成によれば、プライマー組成物の硬化物であるプライマー層の表面に、より多くのシラノール基を形成できる。その結果、より多くのシランカップリング剤との結合が可能となる。
本発明の一態様は、樹脂基材と、前記樹脂基材の一方の面に位置するプライマー層と、前記プライマー層の表面に位置する機能層と、を備える機能性部材であって、前記プライマー層は、前記プライマー組成物の硬化物である、機能性部材である。
このような構成によれば、より多くのシランカップリング剤を機能層に導入でき、より機能性に優れる機能性部材を提供できる。
本発明の一態様は、前記機能層が、親水性を備える親水層である、機能性部材であってもよい。
このような構成によれば、より多くの親水性を備えるシランカップリング剤を機能層に導入でき、より親水性に優れる親水層を備える機能性部材(親水性部材)を提供できる。
本発明の一態様は、樹脂基材の一方の面に、前記プライマー組成物を塗布し、硬化させる工程を有する、機能性部材の製造方法である。
このような構成によれば、より多くのシランカップリング剤を機能層に導入できるプライマー層を形成できる。その結果、より機能性に優れる機能性部材を製造できる。
本発明に係るプライマー組成物によれば、機能性部材の機能層に、より多くのシランカップリング剤を導入できる。
以下、本発明の一実施形態について、図1を参照して説明する。
図1に示す機能性部材100は、樹脂基材10の一方の面に、プライマー層20と、機能層30とを備える。すなわち、機能性部材100は、樹脂基材10と、プライマー層20と、機能層30とをこの順で備える。
図1に示す機能性部材100は、樹脂基材10の一方の面に、プライマー層20と、機能層30とを備える。すなわち、機能性部材100は、樹脂基材10と、プライマー層20と、機能層30とをこの順で備える。
機能性部材100の厚さT100は、特に限定されないが、例えば、0.001~500mmが好ましく、0.001~300mmがより好ましく、0.001~200mmがさらに好ましい。厚さT100が上記下限値以上であると、機能性部材100の強度が高められやすくなる。厚さT100が上記上限値以下であると、機能性部材100を軽量にでき、取り扱いが容易になる。
機能性部材100の厚さT100は、例えば、ノギスを用いて測定できる。
機能性部材100の厚さT100は、例えば、ノギスを用いて測定できる。
樹脂基材10としては、汎用プラスチック材料やエンジニアリングプラスチック材料を用いることができる。汎用プラスチック材料としては、例えば、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン(PS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、不飽和ポリエステル(UP)樹脂等が挙げられる。エンジニアリングプラスチック材料としては、ポリカーボネート(PC)、ナイロン樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)等が挙げられる。樹脂基材10としては、耐熱性に優れる観点から、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、PET、PC、UP樹脂が好ましい。
樹脂基材10としては、ガラス繊維、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、シリカ等の充填剤を配合した樹脂を用いてもよい。
樹脂基材10としては、ガラス繊維、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、シリカ等の充填剤を配合した樹脂を用いてもよい。
樹脂基材10の厚さT10は、特に限定されないが、例えば、0.001~500mmが好ましく、0.001~300mmがより好ましく、0.001~200mmがさらに好ましい。厚さT10が上記下限値以上であると、機能性部材100の強度が高められやすくなる。厚さT10が上記上限値以下であると、機能性部材100を軽量にでき、取り扱いが容易になる。
樹脂基材10の厚さT10は、例えば、ノギスを用いて測定できる。
樹脂基材10の厚さT10は、例えば、ノギスを用いて測定できる。
プライマー層20は、本発明に係るプライマー組成物の硬化物である。本明細書において、硬化物とは、加水分解性アルコキシシラン及びその加水分解縮重合物から選ばれる1種以上が熱、触媒等によって縮重合又は架橋して不溶不融となったものをいう。
本発明に係るプライマー組成物は、アルコキシシラン(A)と、アミノアルキルアルコキシシラン(B)と、有機溶媒(C)とを含有する。
本発明に係るプライマー組成物は、アルコキシシラン(A)と、アミノアルキルアルコキシシラン(B)と、有機溶媒(C)とを含有する。
アルコキシシラン(A)は、下記一般式(I-1)で表される化合物及び下記一般式(I-2)で表される化合物から選ばれる1種以上である。
式(I-1)中、R1は、それぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基を表す。式(I-2)中、R2は、それぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基を表す。mは、0~1000である。
式(I-1)で表される化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシランが挙げられる。式(I-1)で表される化合物のうち、脱水縮合しやすい観点から、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましい。
式(I-2)で表される化合物としては、例えば、R2がメチル基でmが0~1000の化合物、R2がエチル基でmが0~1000の化合物、R2がブチル基でmが0~1000の化合物が挙げられる。
式(I-2)で表される化合物のmは、重合度を表し、0~1000であり、10~80が好ましく、30~50がより好ましい。重合度mが上記下限値以上であると、プライマー層20の表面に、より多くのシラノール基を形成しやすい。重合度mが上記上限値以下であると、有機溶媒(C)に溶解しやすい。式(I-2)で表される化合物は、2分子以上のテトラアルコキシシランが分子間で脱水縮合した重合体である。なお、重合度mが0の場合、式(I-2)で表される化合物は、テトラアルコキシシラン2分子が脱水縮合したテトラアルコキシシランの2量体である。
重合度mは、テトラアルコキシシランの濃度、脱水縮合するときの温度等により制御できる。
式(I-2)で表される化合物のmは、重合度を表し、0~1000であり、10~80が好ましく、30~50がより好ましい。重合度mが上記下限値以上であると、プライマー層20の表面に、より多くのシラノール基を形成しやすい。重合度mが上記上限値以下であると、有機溶媒(C)に溶解しやすい。式(I-2)で表される化合物は、2分子以上のテトラアルコキシシランが分子間で脱水縮合した重合体である。なお、重合度mが0の場合、式(I-2)で表される化合物は、テトラアルコキシシラン2分子が脱水縮合したテトラアルコキシシランの2量体である。
重合度mは、テトラアルコキシシランの濃度、脱水縮合するときの温度等により制御できる。
式(I-2)で表される化合物としては、式(I-1)で表されるテトラアルコキシシランを脱水縮合して重合してもよいし、市販のものを用いてもよい。式(I-2)で表される化合物の市販のものとしては、例えば、三菱ケミカル(株)製のメチルシリケートオリゴマーMS51、MS56等が挙げられる。
アルコキシシラン(A)の含有量は、プライマー組成物の総質量に対して、0.01~1.0質量%が好ましく、0.02~0.5質量%がより好ましく、0.03~0.3質量%がさらに好ましい。アルコキシシラン(A)の含有量が上記下限値以上であると、機能層30により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。アルコキシシラン(A)の含有量が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材10に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。
アルコキシシラン(A)に由来するケイ素原子の物質量は、プライマー組成物1gに対して、1.0~60μmol/gが好ましく、1.9~30μmol/gがより好ましく、2.8~20μmol/gがさらに好ましい。アルコキシシラン(A)に由来するケイ素原子の物質量が上記下限値以上であると、機能層30により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。アルコキシシラン(A)に由来するケイ素原子の物質量が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材10に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。
アルコキシシラン(A)に由来するケイ素原子の物質量は、アルコキシシラン(A)の元素分析によって求めることができる。
アルコキシシラン(A)に由来するケイ素原子の物質量は、アルコキシシラン(A)の元素分析によって求めることができる。
アミノアルキルアルコキシシラン(B)は、下記一般式(II-1)で表される化合物及び下記一般式(II-2)で表される化合物から選ばれる1種以上である。
式(II-1)中、R3は、それぞれ独立に炭素数1又は2のアルキル基を表す。xは、1~6の整数、yは、1~10の整数、nは、0~10の整数である。式(II-2)中、R4は、それぞれ独立に炭素数1又は2のアルキル基を表す。zは、1~10の整数、wは、1~10の整数である。
式(II-1)中、xは、1~6の整数であり、2~6が好ましい。xが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン(A)の加水分解と加水分解に続く縮重合反応を促進しやすい。
式(II-1)中、yは、1~10の整数であり、2~3が好ましい。yが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン(A)の脱水縮合反応を促進しやすい。
式(II-1)中、nは、0~10の整数であり、1~2が好ましい。nが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン(A)の脱水縮合反応を促進しやすい。
式(II-1)中、yは、1~10の整数であり、2~3が好ましい。yが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン(A)の脱水縮合反応を促進しやすい。
式(II-1)中、nは、0~10の整数であり、1~2が好ましい。nが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン(A)の脱水縮合反応を促進しやすい。
式(II-1)で表される化合物としては、例えば、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(6-アミノヘキシル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(6-アミノヘキシル)アミノプロピルトリエトキシシラン、トリメトキシシリルプロピルジエチレントリアミン等が挙げられる。式(II-1)で表される化合物としては、シランカップリング剤との密着性がより発揮されやすい観点から、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(6-アミノヘキシル)アミノプロピルトリメトキシシランが好ましい。
式(II-2)中、zは、1~10の整数であり、2~4が好ましい。zが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン(A)の脱水縮合反応を促進しやすい。
式(II-2)中、wは、1~10の整数であり、2~4が好ましい。wが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン(A)の脱水縮合反応を促進しやすい。
式(II-2)中、wは、1~10の整数であり、2~4が好ましい。wが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン(A)の脱水縮合反応を促進しやすい。
式(II-2)で表される化合物としては、例えば、ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)アミン、ビス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)アミン等が挙げられる。式(II-2)で表される化合物としては、加水分解しやすい観点から、ビス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)アミンが好ましい。
アミノアルキルアルコキシシラン(B)の含有量は、プライマー組成物の総質量に対して、0.0002~1質量%が好ましく、0.002~0.6質量%がより好ましく、0.01~0.3質量%がさらに好ましい。アミノアルキルアルコキシシラン(B)の含有量が上記下限値以上であると、機能層30により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。アミノアルキルアルコキシシラン(B)の含有量が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材10に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。
アミノアルキルアルコキシシラン(B)に由来するケイ素原子の物質量は、プライマー組成物1gに対して、0.01~60μmol/gが好ましく、0.1~30μmol/gがより好ましく、0.5~15μmol/gがさらに好ましい。アミノアルキルアルコキシシラン(B)に由来するケイ素原子の物質量が上記下限値以上であると、機能層30により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。アミノアルキルアルコキシシラン(B)に由来するケイ素原子の物質量が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材10に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。
アミノアルキルアルコキシシラン(B)に由来するケイ素原子の物質量は、アルコキシシラン(A)に由来するケイ素原子の物質量と同様の方法で求めることができる。
アミノアルキルアルコキシシラン(B)に由来するケイ素原子の物質量は、アルコキシシラン(A)に由来するケイ素原子の物質量と同様の方法で求めることができる。
プライマー組成物中のアミノアルキルアルコキシシラン(B)に由来するケイ素原子の物質量と、アルコキシシラン(A)に由来するケイ素原子の物質量との比(以下、B/A比ともいう。)は、0.005~1が好ましく、0.015~0.5がより好ましく、0.05~0.2がさらに好ましい。B/A比が上記下限値以上であると、機能層30により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。B/A比が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材10に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。
アルコキシシラン(A)の含有量と、アミノアルキルアルコキシシラン(B)の含有量との合計(以下、A+B量ともいう。)は、プライマー組成物の総質量に対して、0.01~5質量%が好ましく、0.02~3質量%がより好ましく、0.04~1.2質量%がさらに好ましい。A+B量が上記下限値以上であると、機能層30により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。A+B量が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材10に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。
有機溶媒(C)は、アルコキシシラン(A)と、アミノアルキルアルコキシシラン(B)とを溶解又は分散し、プライマー組成物とするものであれば、特に限定されない。有機溶媒(C)としては、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール(IPA)、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-2-プロパノール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン系溶媒、ジクロロメタン、トリクロロメタン等の塩素系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピルなどのエステル系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶媒等が挙げられる。これらの有機溶媒の中でも、アルコキシシラン(A)及びアミノアルキルアルコキシシラン(B)を溶解しやすいアルコール系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、アルコール系溶媒がより好ましく、エタノール、2-プロパノール、1-ブタノールがさらに好ましい。
有機溶媒(C)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
有機溶媒(C)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
有機溶媒(C)の含有量は、プライマー組成物の総質量に対して、95~99.99質量%が好ましく、97~99.98質量%がより好ましく、98.8~99.96質量%がさらに好ましい。有機溶媒(C)の含有量が上記下限値以上であると、プライマー組成物を樹脂基材10に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。有機溶媒(C)の含有量が上記上限値以下であると、機能層30により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。
本発明に係るプライマー組成物は、必要に応じて、アルコキシシラン(A)、アミノアルキルアルコキシシラン(B)及び有機溶媒(C)を除く任意成分を含有してもよい。任意成分としては、例えば、表面調整剤、水等が挙げられる。
本発明に係るプライマー組成物が任意成分を含有する場合、任意成分の含有量は、プライマー組成物の総質量に対して、0.00001~1質量%が好ましい。
本発明に係るプライマー組成物が任意成分を含有する場合、任意成分の含有量は、プライマー組成物の総質量に対して、0.00001~1質量%が好ましい。
プライマー層20の厚さT20は、特に限定されないが、例えば、0.001~2μmが好ましく、0.002~0.6μmがより好ましく、0.005~0.2μmがさらに好ましい。厚さT20が上記下限値以上であると、プライマー層20の表面に機能層30を均一に形成しやすい。厚さT20が上記上限値以下であると、樹脂基材10の一方の面と、プライマー層20との密着性を向上しやすい。
プライマー層20の厚さT20は、X線電子分光装置等を用いて測定できる。
プライマー層20の厚さT20は、X線電子分光装置等を用いて測定できる。
機能層30は、樹脂基材10に様々な機能性を付与できる層である。
機能層30としては、親水性を備える親水層、撥水性を備える撥水層、抗菌性を備える抗菌層等が挙げられる。機能層30としては、水を使用する設備を有する水回り空間に用いる観点から、親水性を備える親水層が好ましい。
機能層30としては、親水性を備える親水層、撥水性を備える撥水層、抗菌性を備える抗菌層等が挙げられる。機能層30としては、水を使用する設備を有する水回り空間に用いる観点から、親水性を備える親水層が好ましい。
機能層30は、シランカップリング剤を含有する。本明細書において、シランカップリング剤とは、有機物とケイ素から構成される化合物で、分子中に2個以上の異なる反応基を有する化合物をいう。反応基のうちの一つは、無機質材料と化学結合する反応基で、もう一つは、有機質材料と化学結合する反応基である。シランカップリング剤を用いることで、通常では非常に結びつきにくい有機質材料と無機質材料とを結びつけることができる。
シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、5-ヘキセニルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、4-ビニルフェニルトリメトキシシラン、3-(4-ビニルフェニル)プロピルトリメトキシシラン、4-ビニルフェニルメチルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、及びこれらの部分加水分解物等が挙げられる。シランカップリング剤としては、操作性、副生物の留去のしやすさから、メトキシシラン又はエトキシシランが好ましい。
これらのシランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのシランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
機能層30は、シランカップリング剤以外に、樹脂基材10に様々な機能性を付与できる化合物を含有してもよい。様々な機能性とは、親水性、撥水性、抗菌性等が挙げられる。
親水性を付与できる化合物としては、日本国特開2016-020461号公報に記載の親水性化合物が挙げられる。前記親水性化合物としては、例えば、N-t-ブチルアクリルアミドスルホン酸ナトリウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、2-ナトリウムスルホエチルメタクリレート、アリルスルホン酸ナトリウム、p-スチレンスルホン酸ナトリウム、3-メルカプト-1-プロパンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。
撥水性を付与できる化合物としては、KBM-1703(信越化学工業(株)製)等のシランカップリング剤が挙げられる。
抗菌性を付与できる化合物としては、AEM―5700(AEGIS ENVIRONMENTS社製)等のシランカップリング剤が挙げられる。
親水性を付与できる化合物としては、日本国特開2016-020461号公報に記載の親水性化合物が挙げられる。前記親水性化合物としては、例えば、N-t-ブチルアクリルアミドスルホン酸ナトリウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、2-ナトリウムスルホエチルメタクリレート、アリルスルホン酸ナトリウム、p-スチレンスルホン酸ナトリウム、3-メルカプト-1-プロパンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。
撥水性を付与できる化合物としては、KBM-1703(信越化学工業(株)製)等のシランカップリング剤が挙げられる。
抗菌性を付与できる化合物としては、AEM―5700(AEGIS ENVIRONMENTS社製)等のシランカップリング剤が挙げられる。
機能層30の厚さT30は、特に限定されないが、例えば、0.0004~1μmが好ましく、0.0008~0.5μmがより好ましく、0.001~0.3μmがさらに好ましい。厚さT30が上記下限値以上であると、樹脂基材10に充分な機能性を付与しやすい。厚さT30が上記上限値以下であると、プライマー層20との密着性を向上しやすい。
機能層30の厚さT30は、X線電子分光装置等を用いて測定できる。
機能層30の厚さT30は、X線電子分光装置等を用いて測定できる。
シランカップリング剤の導入量は、プライマー層20のシラノール基の量に比例する。プライマー層20のシラノール基の量は、赤外分光法のシロキサン結合のピークにより確認できる。シロキサン結合のピークが大きいほど、プライマー層20のシラノール基の量が多い。赤外分光法のシロキサン結合のピークは、1050cm-1付近に見られる。
プライマー層20のシラノール基の量は、赤外分光法のメチレン基のピークによっても確認できる。メチレン基のピークが小さいほど、プライマー層20に残存するアルコキシ基が少なく、その分シラノール基が多い。赤外分光法のメチレン基のピークは、2950cm-1付近に見られる。
プライマー層20のシラノール基の量は、赤外分光法のメチレン基のピークによっても確認できる。メチレン基のピークが小さいほど、プライマー層20に残存するアルコキシ基が少なく、その分シラノール基が多い。赤外分光法のメチレン基のピークは、2950cm-1付近に見られる。
機能性部材100としては、水を使用する設備を有する水回り空間に用いる観点から、親水性を備える親水性部材が好ましい。
機能性部材100が親水性部材である場合、機能性部材100の親水性を評価する指標として、機能性部材100の表面に水滴を滴下し、水の接触角を測定する方法が挙げられる。水の接触角を測定する装置は、例えば、接触角計(協和界面科学(株)製)が用いられる。滴下液は蒸留水、滴下量は1.0μLとし、接触角は、θ/2法(A half-angle Method)により算出できる。
水の接触角は0°から180°で規定され、角度が小さいほど親水性である。機能性部材100が親水性部材である場合、水の接触角は0~60°が好ましく、0~40°がより好ましく、0~30°がさらに好ましい。水の接触角が上記上限値以下であると、機能性部材100は親水性に優れる。水の接触角の下限値は小さいほど好ましいが、実質的には5°程度である。
機能性部材100が親水性部材である場合、機能性部材100の親水性を評価する指標として、機能性部材100の表面に水滴を滴下し、水の接触角を測定する方法が挙げられる。水の接触角を測定する装置は、例えば、接触角計(協和界面科学(株)製)が用いられる。滴下液は蒸留水、滴下量は1.0μLとし、接触角は、θ/2法(A half-angle Method)により算出できる。
水の接触角は0°から180°で規定され、角度が小さいほど親水性である。機能性部材100が親水性部材である場合、水の接触角は0~60°が好ましく、0~40°がより好ましく、0~30°がさらに好ましい。水の接触角が上記上限値以下であると、機能性部材100は親水性に優れる。水の接触角の下限値は小さいほど好ましいが、実質的には5°程度である。
親水性部材が適用可能な用途としては、例えば、住宅設備、便器、浴槽、洗面台、台所用品、窓、扉、床、机、車両のボディ、ソーラーパネル、壁、ディスプレイ、看板、タッチパネル等が挙げられる。
機能性部材100が撥水性部材である場合、機能性部材100の撥水性を評価する指標としては、機能性部材100の親水性を評価する指標と同様、水の接触角を測定する方法が挙げられる。
機能性部材100が撥水性部材である場合、水の接触角は60~180°が好ましく、70~180°がより好ましく、80~180°がさらに好ましい。水の接触角が上記下限値以上であると、機能性部材100は撥水性に優れる。水の接触角の上限値は大きいほど好ましいが、実質的には150°程度である。
機能性部材100が撥水性部材である場合、水の接触角は60~180°が好ましく、70~180°がより好ましく、80~180°がさらに好ましい。水の接触角が上記下限値以上であると、機能性部材100は撥水性に優れる。水の接触角の上限値は大きいほど好ましいが、実質的には150°程度である。
撥水性部材が適用可能な用途としては、例えば、住宅設備、便器、浴槽、洗面台、台所用品、窓、扉、床、机、車両のボディ、ソーラーパネル、壁、ディスプレイ、看板、タッチパネル等が挙げられる。
機能性部材100が抗菌性部材である場合、機能性部材100の抗菌性の評価は、JIS Z2801に記載の抗菌性試験方法に準じて行われる。機能性部材100の抗菌性は、JIS Z2801に規定する抗菌活性値に基づいて判断される。抗菌活性値が2.0以上であると、機能性部材100は、抗菌性に優れる。
抗菌性部材が適用可能な用途としては、例えば、住宅設備、便器、浴槽、洗面台、台所用品、窓、扉、床、机、壁、ハンドル、タッチパネル、玩具、医療機器等が挙げられる。
機能性部材100の形状は特に限定されず、例えば、平面視矩形であってもよく、平面視楕円形であってもよい。
本発明に係る機能性部材の製造方法は、プライマー層を形成する工程と、機能層を形成する工程とを含む。本発明に係る機能性部材の製造方法により、樹脂基材の一方の面に位置するプライマー層と、前記プライマー層の表面に位置する機能層と、を備える機能性部材が得られる。
プライマー層を形成する工程は、樹脂基材の一方の面に、本発明に係るプライマー組成物を塗布し、硬化させる工程である。
プライマー層を形成する工程は、樹脂基材の一方の面に、本発明に係るプライマー組成物を塗布し、硬化させる工程である。
本発明に係るプライマー組成物は、アルコキシシラン(A)及びアミノアルキルアルコキシシラン(B)と、必要に応じて表面調整剤(任意成分)とを有機溶媒(C)に溶解後、攪拌することで得られる。プライマー組成物を攪拌する方法は特に限定されず、常法により攪拌することができる。
プライマー組成物を樹脂基材10の一方の面に塗布する方法は特に限定されず、例えば、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法、フィルムアプリケーター法、スクリーン印刷法、バーコーター法、刷毛塗り、スポンジ塗り等の方法が適用できる。
プライマー組成物の塗布量は特に限定されず、例えば、100cm×100cmの大きさの樹脂基材10に対し、1~50gが好ましく、5~20gがより好ましい。プライマー組成物の塗布量が上記数値範囲内であると、プライマー層20の厚さT20を0.001~2μmにしやすい。
プライマー組成物を樹脂基材10の一方の面に塗布する方法は特に限定されず、例えば、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法、フィルムアプリケーター法、スクリーン印刷法、バーコーター法、刷毛塗り、スポンジ塗り等の方法が適用できる。
プライマー組成物の塗布量は特に限定されず、例えば、100cm×100cmの大きさの樹脂基材10に対し、1~50gが好ましく、5~20gがより好ましい。プライマー組成物の塗布量が上記数値範囲内であると、プライマー層20の厚さT20を0.001~2μmにしやすい。
プライマー組成物を塗布する前に、樹脂基材10の一方の面をあらかじめ脱脂しておくことが好ましい。樹脂基材10の一方の面をあらかじめ脱脂しておくことで、樹脂基材10とプライマー層20との密着性をより高めることができる。脱脂には、アセトン、エタノール、2-プロパノール等の有機溶媒を用いることができる。
プライマー組成物を硬化させる方法は特に限定されず、任意の温度で加熱して硬化させる方法が挙げられる。プライマー組成物を硬化させる温度は、プライマー組成物の組成、塗布量、硬化時間を勘案して適宜決定できる。プライマー組成物を硬化させる温度は、例えば、15~120℃が好ましく、30~100℃がより好ましい。プライマー組成物を硬化させる温度が上記下限値以上であると、アルコキシシラン(A)及びアミノアルキルアルコキシシラン(B)の脱水縮合反応が進行しやすい。プライマー組成物を硬化させる温度が上記上限値以下であると、樹脂基材10の変質を抑制しやすい。
機能層を形成する工程は、プライマー層の表面にシランカップリング剤を含む機能性を付与できる化合物(以下、「機能性付与化合物」ともいう。)を塗布し、硬化させる工程である。
機能性付与化合物をプライマー層20の表面に塗布する方法は特に限定されず、プライマー組成物を樹脂基材10の一方の面に塗布する方法と同様の方法が適用できる。
機能性付与化合物の塗布量は、例えば、プライマー層20の面積100cm×100cmに対し、2~50gが好ましく、5~20gがより好ましい。機能性付与化合物の塗布量が上記数値範囲内であると、機能層30の厚さT30を0.0004~1μmにしやすい。
機能性付与化合物をプライマー層20の表面に塗布する方法は特に限定されず、プライマー組成物を樹脂基材10の一方の面に塗布する方法と同様の方法が適用できる。
機能性付与化合物の塗布量は、例えば、プライマー層20の面積100cm×100cmに対し、2~50gが好ましく、5~20gがより好ましい。機能性付与化合物の塗布量が上記数値範囲内であると、機能層30の厚さT30を0.0004~1μmにしやすい。
機能性付与化合物を硬化させる方法は特に限定されず、任意の温度で加熱して硬化させる方法が挙げられる。機能性付与化合物を硬化させる温度は、機能性付与化合物の組成、塗布量、硬化時間を勘案して適宜決定できる。機能性付与化合物を硬化させる温度は、例えば、15~120℃が好ましく、30~100℃がより好ましい。機能性付与化合物を硬化させる温度が上記下限値以上であると、シランカップリング剤の脱水縮合反応が進行しやすい。機能性付与化合物を硬化させる温度が上記上限値以下であると、樹脂基材10の変質を抑制しやすい。
機能性付与化合物としては、親水性付与化合物、撥水性付与化合物、抗菌性付与化合物等が挙げられる。機能性付与化合物は、シランカップリング剤を含有していればよく、シランカップリング剤そのものでもよい。親水性付与化合物としては、上述した親水性化合物とシランカップリング剤との混合物が挙げられる。撥水性付与化合物としては、上述したKBM-1703(信越化学工業(株)製)等が挙げられる。抗菌性付与化合物としては、上述したAEM-5700(AEGISENVIRONMENTS社製)等が挙げられる。
プライマー層を形成する工程により、樹脂基材10の一方の面にプライマー層20が形成される。機能層を形成する工程により、プライマー層20の表面に機能層30が形成された機能性部材100が得られる。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記の実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
上述の実施形態では、樹脂基材10の一方の面にプライマー層20が設けられている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、樹脂基材10の両方の面にプライマー層20が設けられていてもよい。
また、上述の実施形態では、樹脂基材10の一方の面に機能層30が設けられている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、樹脂基材10の両方の面に機能層30が設けられていてもよい。
また、上述の実施形態では、樹脂基材10の一方の面に機能層30が設けられている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、樹脂基材10の両方の面に機能層30が設けられていてもよい。
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
本実施例において使用したアルコキシシラン(A)、アミノアルキルアルコキシシラン(B)は、下記の[使用原料]に示す通りである。
本実施例において使用したアルコキシシラン(A)、アミノアルキルアルコキシシラン(B)は、下記の[使用原料]に示す通りである。
[使用原料]
≪アルコキシシラン(A)≫
MS56:メチルシリケートオリゴマーMS56、式(I-2)におけるR2がメチル基、mが0~98、三菱ケミカル(株)製。
MS51:メチルシリケートオリゴマーMS51、式(I-2)におけるR2がメチル基、mが0~98、三菱ケミカル(株)製。
TEOS:テトラエトキシシラン、式(I-1)におけるR1がエチル基、東京化成工業(株)製。
TBOS:テトラブトキシシラン、式(I-1)におけるR1がn-ブトキシ基、東京化成工業(株)社製。
≪アルコキシシラン(A)≫
MS56:メチルシリケートオリゴマーMS56、式(I-2)におけるR2がメチル基、mが0~98、三菱ケミカル(株)製。
MS51:メチルシリケートオリゴマーMS51、式(I-2)におけるR2がメチル基、mが0~98、三菱ケミカル(株)製。
TEOS:テトラエトキシシラン、式(I-1)におけるR1がエチル基、東京化成工業(株)製。
TBOS:テトラブトキシシラン、式(I-1)におけるR1がn-ブトキシ基、東京化成工業(株)社製。
≪アミノアルキルアルコキシシラン(B)≫
KBM603:3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、式(II-1)におけるR3がメチル基、xが2、yが3、nが1、信越化学工業(株)製。
KBE603:3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、式(II-1)におけるR3がエチル基、xが2、yが3、nが1、信越化学工業(株)製。
KBM903:3-アミノプロピルトリメトキシシラン、式(II-1)におけるR3がメチル基、yが3、nが0、信越化学工業(株)製。
KBE903:3-アミノプロピルトリエトキシシラン、式(II-1)におけるR3がエチル基、yが3、nが0、信越化学工業(株)製。
ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)アミン:式(II-2)におけるR4がエチル基、zが3、wが3、FluorochemLtd.製。
KBM603:3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、式(II-1)におけるR3がメチル基、xが2、yが3、nが1、信越化学工業(株)製。
KBE603:3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、式(II-1)におけるR3がエチル基、xが2、yが3、nが1、信越化学工業(株)製。
KBM903:3-アミノプロピルトリメトキシシラン、式(II-1)におけるR3がメチル基、yが3、nが0、信越化学工業(株)製。
KBE903:3-アミノプロピルトリエトキシシラン、式(II-1)におけるR3がエチル基、yが3、nが0、信越化学工業(株)製。
ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)アミン:式(II-2)におけるR4がエチル基、zが3、wが3、FluorochemLtd.製。
[実施例1]
≪プライマー組成物の調液≫
アルコキシシラン(A)としてMS56をケイ素原子の物質量に換算して5.6μmol/g、アミノアルキルアルコキシシラン(B)としてKBM-603をケイ素原子の物質量に換算して1.0μmol/g、1-ブタノール20gに混合し、5分攪拌して溶解させ、1-ブタノールを99.5質量%含有するプライマー組成物を得た。表1~4中、「-」は、該当する成分が添加されていないことを示す。
≪プライマー組成物の調液≫
アルコキシシラン(A)としてMS56をケイ素原子の物質量に換算して5.6μmol/g、アミノアルキルアルコキシシラン(B)としてKBM-603をケイ素原子の物質量に換算して1.0μmol/g、1-ブタノール20gに混合し、5分攪拌して溶解させ、1-ブタノールを99.5質量%含有するプライマー組成物を得た。表1~4中、「-」は、該当する成分が添加されていないことを示す。
≪プライマー層の形成≫
樹脂基材としてUPを用い、UPの表面をアセトンで拭いた後、2-プロパノール(IPA)で拭いて脱脂した。
続いて、プライマー組成物0.1gを、脱脂した大きさ5cm×10cmの樹脂基材の一方の面にバーコーター法で塗布した。その後、電気オーブンを用いて温度60℃で30分間静置してプライマー組成物を硬化し、厚さ0.1μmのプライマー層を形成した。
樹脂基材としてUPを用い、UPの表面をアセトンで拭いた後、2-プロパノール(IPA)で拭いて脱脂した。
続いて、プライマー組成物0.1gを、脱脂した大きさ5cm×10cmの樹脂基材の一方の面にバーコーター法で塗布した。その後、電気オーブンを用いて温度60℃で30分間静置してプライマー組成物を硬化し、厚さ0.1μmのプライマー層を形成した。
≪親水層の形成≫
3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン1質量部、1-メトキシ-2-プロパノール98質量部を室温で攪拌混合した後に、70質量%イセチオン酸水溶液1質量部を加えて、さらに5分間攪拌し、加水分解を行った(溶液1の調製)。得られた溶液1をプライマー層の表面にウエスで塗布した後に、100℃で10秒間加熱し、溶媒等を揮発させるとともに3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランから生じたシラノール基とプライマー層の表面のシラノール基を脱水縮合反応させて親水層の元となる層が形成された基材を得た。
次に、イオン交換水27.5質量部、尿素10質量部を混合して尿素が溶解するまで攪拌した後、親水性化合物としてN-t-ブチルアクリルアミドスルホン酸ナトリウム(50質量%水溶液、数平均分子量229)50.0質量部、BASF社製IRGACURE(登録商標)500(1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトンとベンゾフェノンとの混合物)2.5質量部、イソプロピルアルコール10.0質量部を加え、透明な均一溶液となるまで攪拌した(溶液2の調製)。えられた溶液2を前記基材にウエスで20g塗付し、メタルハライドランプにより1cm2当たり30mWの強度で10秒間照射した後、前記基材を水洗し、厚さ3nmの親水層を備えた厚さ5mmの親水性部材を作製した。なお、溶液1と溶液2とを合わせたものを親水性付与化合物とする。表中の数値は、親水性化合物(N-t-ブチルアクリルアミドスルホン酸ナトリウム)の質量である。
3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン1質量部、1-メトキシ-2-プロパノール98質量部を室温で攪拌混合した後に、70質量%イセチオン酸水溶液1質量部を加えて、さらに5分間攪拌し、加水分解を行った(溶液1の調製)。得られた溶液1をプライマー層の表面にウエスで塗布した後に、100℃で10秒間加熱し、溶媒等を揮発させるとともに3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランから生じたシラノール基とプライマー層の表面のシラノール基を脱水縮合反応させて親水層の元となる層が形成された基材を得た。
次に、イオン交換水27.5質量部、尿素10質量部を混合して尿素が溶解するまで攪拌した後、親水性化合物としてN-t-ブチルアクリルアミドスルホン酸ナトリウム(50質量%水溶液、数平均分子量229)50.0質量部、BASF社製IRGACURE(登録商標)500(1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトンとベンゾフェノンとの混合物)2.5質量部、イソプロピルアルコール10.0質量部を加え、透明な均一溶液となるまで攪拌した(溶液2の調製)。えられた溶液2を前記基材にウエスで20g塗付し、メタルハライドランプにより1cm2当たり30mWの強度で10秒間照射した後、前記基材を水洗し、厚さ3nmの親水層を備えた厚さ5mmの親水性部材を作製した。なお、溶液1と溶液2とを合わせたものを親水性付与化合物とする。表中の数値は、親水性化合物(N-t-ブチルアクリルアミドスルホン酸ナトリウム)の質量である。
<接触角の測定>
得られた親水性部材の表面に水滴を滴下し、その接触角を測定した。接触角を測定する装置として、接触角計(協和界面科学(株)製)を用いた。滴下液は蒸留水、滴下量は1.0μLとし、接触角は、θ/2法により算出した。接触角が小さいほど親水性に優れると評価した。
得られた親水性部材の表面に水滴を滴下し、その接触角を測定した。接触角を測定する装置として、接触角計(協和界面科学(株)製)を用いた。滴下液は蒸留水、滴下量は1.0μLとし、接触角は、θ/2法により算出した。接触角が小さいほど親水性に優れると評価した。
[実施例2~8]
表1に示す樹脂基材を用いた以外は、実施例1と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。
表1に示す樹脂基材を用いた以外は、実施例1と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。
[実施例9~21]
表2~3に示すプライマー組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。
表2~3に示すプライマー組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。
[実施例22]
≪プライマー層の形成≫
実施例1と同様に、プライマー層を形成した。
≪プライマー層の形成≫
実施例1と同様に、プライマー層を形成した。
≪撥水層の形成≫
KBM-1703(信越化学工業(株)製)1質量部、1-メトキシ-2-プロパノール98質量部を室温で攪拌混合した後に、70質量%イセチオン酸水溶液1質量部を加えて、さらに5分間攪拌し、加水分解を行った(溶液3(撥水性付与化合物)の調製)。溶液3をプライマー層の表面にウエスで10g塗布し、室温(25℃)で乾燥させて、厚さ1nmの撥水層を備えた厚さ5mmの撥水性部材を作製した。撥水性の評価は、親水性の評価と同様に接触角の測定を行った。
KBM-1703(信越化学工業(株)製)1質量部、1-メトキシ-2-プロパノール98質量部を室温で攪拌混合した後に、70質量%イセチオン酸水溶液1質量部を加えて、さらに5分間攪拌し、加水分解を行った(溶液3(撥水性付与化合物)の調製)。溶液3をプライマー層の表面にウエスで10g塗布し、室温(25℃)で乾燥させて、厚さ1nmの撥水層を備えた厚さ5mmの撥水性部材を作製した。撥水性の評価は、親水性の評価と同様に接触角の測定を行った。
[実施例23]
≪抗菌層の形成≫
イオン交換水230mLにトリメシン酸0.75gを60℃で加熱しながら撹拌し溶解させて、室温(25℃)まで放冷し、溶液4を作製した。イオン交換水76.6mLにAEM5700(AEGISENVIRONMENTS社製)12gを混合し、7分間撹拌し溶液5とした。これら溶液4と溶液5を混合し、溶液6(抗菌性付与化合物)とした。溶液6にプライマー層を形成した樹脂基材を30分間浸漬した後に取出し、電気オーブンを用いて温度90℃で60分間養生し、厚さ3nmの抗菌層を備えた厚さ5mmの抗菌性部材を作製した。
抗菌性の評価は、JIS Z2801に記載の抗菌性試験方法に準じて行った。
≪抗菌層の形成≫
イオン交換水230mLにトリメシン酸0.75gを60℃で加熱しながら撹拌し溶解させて、室温(25℃)まで放冷し、溶液4を作製した。イオン交換水76.6mLにAEM5700(AEGISENVIRONMENTS社製)12gを混合し、7分間撹拌し溶液5とした。これら溶液4と溶液5を混合し、溶液6(抗菌性付与化合物)とした。溶液6にプライマー層を形成した樹脂基材を30分間浸漬した後に取出し、電気オーブンを用いて温度90℃で60分間養生し、厚さ3nmの抗菌層を備えた厚さ5mmの抗菌性部材を作製した。
抗菌性の評価は、JIS Z2801に記載の抗菌性試験方法に準じて行った。
[参考例1~3]
表4に示す樹脂基材を用いた以外は、実施例1と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。
表4に示す樹脂基材を用いた以外は、実施例1と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。
[比較例1~2]
樹脂基材としてUPを用い、アミノアルキルアルコキシシラン(B)を含有しないプライマー組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。
樹脂基材としてUPを用い、アミノアルキルアルコキシシラン(B)を含有しないプライマー組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。
[比較例3~9]
表4~5に示す樹脂基材を用い、実施例1と同様にして、接触角の測定をした。
表4~5に示す樹脂基材を用い、実施例1と同様にして、接触角の測定をした。
表1~5に示すように、本発明を適用した実施例1~21は、親水性に優れることが分かった。本発明を適用した実施例22は、撥水性に優れることが分かった。本発明を適用した実施例23は、抗菌性に優れることが分かった。
このように、本発明に係るプライマー組成物を用いることで、樹脂基材に様々な機能性を付与できることが分かった。
一方、アミノアルキルアルコキシシラン(B)を含有しない比較例1~2は、アミノアルキルアルコキシシラン(B)を含有する実施例1、9と比べて接触角が大きく、充分な親水性を付与できていないことが分かった。親水性を付与しなかった比較例3~9は、接触角が大きいことが分かった。
このように、本発明に係るプライマー組成物を用いることで、樹脂基材に様々な機能性を付与できることが分かった。
一方、アミノアルキルアルコキシシラン(B)を含有しない比較例1~2は、アミノアルキルアルコキシシラン(B)を含有する実施例1、9と比べて接触角が大きく、充分な親水性を付与できていないことが分かった。親水性を付与しなかった比較例3~9は、接触角が大きいことが分かった。
本発明に係るプライマー組成物によれば、樹脂基材に様々な機能性を付与できることが分かった。これは、本発明に係るプライマー組成物によれば、機能性部材の機能層に、より多くのシランカップリング剤を導入できるためであると考えられる。
本発明に係るプライマー組成物は、便器、洗面台等、水を使用する設備を有する水回り空間に設置される樹脂製品に対して、特に好適に利用できる。
10 樹脂基材
20 プライマー層
30 機能層
100 機能性部材
20 プライマー層
30 機能層
100 機能性部材
Claims (4)
- 下記一般式(I-1)で表される化合物及び下記一般式(I-2)で表される化合物から選ばれる1種以上のアルコキシシラン(A)と、
下記一般式(II-1)で表される化合物及び下記一般式(II-2)で表される化合物から選ばれる1種以上のアミノアルキルアルコキシシラン(B)と、
有機溶媒(C)と、を含有するプライマー組成物。
- 樹脂基材と、前記樹脂基材の一方の面に位置するプライマー層と、前記プライマー層の表面に位置する機能層と、を備える機能性部材であって、
前記プライマー層は、請求項1に記載のプライマー組成物の硬化物である、機能性部材。 - 前記機能層が、親水性を備える親水層である、請求項2に記載の機能性部材。
- 樹脂基材の一方の面に、請求項1に記載のプライマー組成物を塗布し、硬化させる工程を有する、機能性部材の製造方法。
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