CN104583813B - 蛾眼膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供在表面难以引起结露产生的蛾眼膜。本发明的蛾眼膜形成平坦膜,由使水滴落在该平坦膜的表面上后100毫秒后测定与该水的接触角时的该接触角大于5°且小于31.3°的树脂组合物形成。
Description
技术领域
本发明涉及蛾眼膜。更详细地,涉及通过贴附于基材上从而能减少基材的表面反射的蛾眼膜。
背景技术
近年来,作为减少显示装置的表面反射的技术,不使用现有的光干涉膜就能得到超防反射效果的蛾眼(Moth-eye:蛾子的眼睛)结构受到关注。蛾眼结构是在进行防反射处理的物品的表面将比由防眩性(AG:Anti Glare)膜形成的凹凸图案更微细的、可见光波长以下的间隔的凹凸图案没有间隙地排列,由此能使外界(空气)与物品表面的边界的折射率的变化虚拟地连续,与折射率界面没有关系地使光的大致全部透射,大致消除该物品的表面上的光反射(例如参照专利文献1。)。
具有这样的蛾眼结构的膜(以下也称为蛾眼膜。)的用途广泛,被用于电视、手机等的显示器、汽车的速度计、燃料计等计量仪器类、窗玻璃、道路标识等建材等。
但是,蛾眼膜通过虚拟地消除空气界面的折射率的变化而使光透射,因此需要贴附于物品的最表面使用,例如,在窗玻璃的表面贴附有蛾眼膜的情况下,在外部气体寒冷的冬季的早晨等,如图51所示,贴到窗玻璃的蛾眼膜的表面结露,产生水滴,该水滴向下流,在窗玻璃下部产生污垢。
不限于蛾眼膜,作为防止建材等的表面的结露的方法,已经进行了各种各样的研讨,但是一般着眼于物品表面与水的接触角进行研讨(例如,参照专利文献2~6。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特许4796659号说明书
专利文献2:特开2003-089975号公报
专利文献3:特开2009-258487号公报
专利文献4:特开2008-158293号公报
专利文献5:特表2004-502625号公报
专利文献6:特开2004-60162号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,本发明人对防止贴附于基材上的蛾眼膜的表面的结露的方法进行各种研讨的结果是,有时即使在适当调节蛾眼膜的表面与水的接触角的情况下也不能防止结露的产生,显而易见还有改善的余地。
本发明是鉴于上述现状完成的,其目的在于提供难以在表面引起结露的产生的蛾眼膜。
用于解决问题的方案
根据本发明人的研讨,结露的产生原因不是蛾眼膜的形状,而是构成蛾眼膜的材料。即,如果构成蛾眼膜的材料的特性满足规定的条件,则能与蛾眼膜的形状及其表面特性无关地有效地防止结露的产生。根据本发明人的研讨结果,能防止结露的产生的蛾眼膜的条件如下。
即,本发明的一方式是蛾眼膜,上述蛾眼膜由树脂组合物形成,上述树脂组合物含有界面活性剂和聚乙二醇,上述树脂组合物中的界面活性剂的比例相对于整体为0.1~10质量%,上述树脂组合物形成平坦膜,使水滴落在该平坦膜的表面上后100毫秒后测定与该水的接触角时的该接触角大于5°且小于31.3°。
发明效果
本发明的蛾眼膜,能在物品表面上赋予优良的低反射性,并且能防止结露产生。
附图说明
图1是包含实施方式1的蛾眼膜的层叠体的截面示意图。
图2是实施方式1的蛾眼膜的立体示意图,表示凸部的单位结构为圆锥状的情况。
图3是实施方式1的蛾眼膜的立体示意图,表示凸部的单位结构为四棱锥状的。
图4是实施方式1的蛾眼膜的立体示意图,表示凸部的单位结构是从底点越靠近顶点则倾斜越平缓的形状的情况。
图5是实施方式1的蛾眼膜的立体示意图,表示凸部的单位结构是从底点越靠近顶点则倾斜越平缓的形状的情况。
图6是实施方式1的蛾眼膜的立体示意图,表示凸部的单位结构在底点与顶点之间的区域一部分倾斜变得陡峭的形状的情况。
图7是实施方式1的蛾眼膜的立体示意图,表示凸部的单位结构为从底点越靠近顶点倾斜越陡峭的形状的情况。
图8是实施方式1的蛾眼膜的立体示意图,表示相邻的凸部的接点的高度存在多个、在相邻的凸部之间存在鞍部和鞍点的形状的情况。
图9是实施方式1的蛾眼膜的立体示意图,表示相邻的凸部的接点的高度存在多个、在相邻的凸部之间存在鞍部和鞍点的形状的情况。
图10是实施方式1的蛾眼膜的立体示意图,表示相邻的凸部的接点的高度存在多个、在相邻的凸部之间存在鞍部和鞍点的形状的情况。
图11是详细表示蛾眼膜的凸部的立体示意图,是凸部为吊钟型、具有鞍部和鞍点的情况下的放大图。
图12是详细表示蛾眼膜的凸部的立体示意图,是凸部为针状型、具有鞍部和鞍点的情况的放大图。
图13是将蛾眼结构的凸部和凹部进一步放大的平面示意图。
图14是表示沿图13中的A-A’线的截面和沿图13中B-B’线的截面的示意图。
图15是表示实施方式1的蛾眼膜实现低反射的原理的示意图,表示蛾眼膜的截面结构。
图16是表示实施方式1的蛾眼膜实现低反射的原理的示意图,表示入射到蛾眼膜的光感到的折射率的变化。
图17是表示试样A中的接触角的测定情况的照片图。
图18是表示试样B中的接触角的测定情况的照片图。
图19是表示试样D中的接触角的测定情况的照片图。
图20是表示试样F中的接触角的测定情况的照片图。
图21是表示试样G中的接触角的测定情况的照片图。
图22是表示试样H中的接触角的测定情况的照片图。
图23是表示试样I中的接触角的测定情况的照片图。
图24是表示试样J中的接触角的测定情况的照片图。
图25是表示试样K中的接触角的测定情况的照片图。
图26是表示试样L中的接触角的测定情况的照片图。
图27是表示试样M中的接触角的测定情况的照片图。
图28是表示试样N中的接触角的测定情况的照片图。
图29是表示在试样A上滴下液滴放置一定时间时的液滴的各经过时间的情况的照片图。
图30是表示在试样B上滴下液滴放置一定时间时的液滴的各经过时间的情况的照片图。
图31是表示在试样D上滴下液滴放置一定时间时的液滴的各经过时间的情况的照片图。
图32是表示在试样F上滴下液滴放置一定时间时的液滴的各经过时间的情况的照片图。
图33是表示在试样G上滴下液滴放置一定时间时的液滴的各经过时间的情况的照片图。
图34是表示在试样I上滴下液滴放置一定时间时的液滴的各经过时间的情况的照片图。
图35是表示在试样J上滴下液滴放置一定时间时的液滴的各经过时间的情况的照片图。
图36是表示在试样K上滴下液滴放置一定时间时的液滴的各经过时间的情况的照片图。
图37是表示在试样O上滴下液滴放置一定时间时的液滴的各经过时间的情况的照片图。
图38是表示评价试验2中的液滴的接地直径和经过时间的关系的坐标图。
图39是表示评价试验2中的在液滴滴落经过一定时间后进一步经过一定时间后的相对接地直径变化量的坐标图。
图40是随时间表示在试样P1上滴下规定量的液滴时的蒸发情况的照片图。
图41是随时间表示在试样P2上滴下规定量的液滴时的蒸发情况的照片图。
图42是随时间表示在试样P3上滴下规定量的液滴时的蒸发情况的照片图。
图43是随时间表示在试样P4上滴下规定量的液滴时的蒸发情况的照片图。
图44是随时间表示在试样Q1上滴下规定量的液滴时的蒸发情况的照片图。
图45是随时间表示在试样Q2上滴下规定量的液滴时的蒸发情况的照片图。
图46是随时间表示在试样Q3上滴下规定量的液滴时的蒸发情况的照片图。
图47是随时间表示在试样Q4上滴下规定量的液滴时的蒸发情况的照片图。
图48是表示评价试验3中的液滴的滴下量和蒸发时间的关系的坐标图。
图49是表示评价试验3中的液滴的接地直径和经过时间的关系的坐标图。
图50是表示评价试验3中的液滴滴落经过一定时间后进一步经过一定时间后的相对接地直径变化量的坐标图。
图51是表示窗玻璃上的结露的产生情况的示意图。
具体实施方式
以下揭示实施方式,参照附图更详细地对本发明进行说明,但 是本发明不仅限于这些实施方式。
在本说明书中,所谓“蛾眼膜”具体地是指具有相邻的凸部的顶点间的宽度为可见光波长的下限(380nm)以下的多个凸部的膜。
实施方式1
图1是包含实施方式1的蛾眼膜的层叠体的截面示意图。如图1所示,实施方式1的蛾眼膜12隔着基底膜11和粘接层13贴附到成为防反射的对象的物品上。蛾眼膜12包括凹凸部和基底部,入射到蛾眼膜12的表面的光的大部分在蛾眼膜12到物品之间透射,所以能得到与以往的防反射膜(例如、光干涉型的膜)相比远远优良的防反射效果。
作为成为防反射对象的物品,可适当用于放置在低温环境下的物品例如建筑物的窗玻璃、信息显示器、展示窗、汽车风挡玻璃、后窗、仪表板、窗玻璃等,但是也可以用于手机等的显示器、水槽、印刷物、照片、涂漆物品、照明设备等。
物品的材质只要能载置蛾眼膜12即可,没有特别限定,可以是玻璃、塑料、金属等中的任一种,另外,也可以为半透明,还可以为不透明。相对于不透明的物品成为不透明体的防表面反射效果,例如,在黑色的情况下可得到漆黑的外观,在被着色的情况下可得到高色纯度的外观,因此可得到外观设计性高的物品。作为物品的外部特征没有特别限定,例如可列举膜、片、注射成型品、挤压成型品等熔融成型品等。
在实际上将蛾眼膜用于物品时,即使不贴附于物品的整个面,也能得到充分的防反射效果和防止结露产生效果。另外,例如在用于窗玻璃的情况下,有时通过特意设置不进行贴附的部位,能更加抑制结露的产生。
以下对实施方式1中的蛾眼膜进行详述。
如图1所示,蛾眼膜12的表面包含多个相邻的凸部的顶点的间隔(非周期结构的情况下的相邻的凸部的宽度)或者间距(周期结构的情况下的相邻的凸部的宽度)为可见光波长以下的凸部。凹凸部中的相邻的凸部的顶点间的宽度为可见光波长以下,换言之,在 蛾眼膜12的表面以可见光波长(380nm)以下的间隔或者间距排列配置有多个凸部。此外,实施方式1中的凸部具有在其排列不具有规则性的情况下(非周期性排列)不产生无用的衍射光的优点,因此更优选。优选蛾眼膜12的厚度为5~15μm。当过薄时,容易受到模具的缺陷部的影响,因此优选至少为3μm以上。也可以在蛾眼膜12的表面贴附在使用时能剥离的保护膜。
基底膜11的材质例如可使用聚丙烯、聚甲基戊烯、环状烯烃系高分子(有代表性的是作为降冰片烯系树脂等的产品名称为“泽欧农阿(ゼオノア)”(日本泽欧公司(ゼオン社)制造)、和产品名称为“阿同(アートン)”(JSR公司制造)等聚烯烃系树脂、三醋酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯树脂、聚萘二甲酸乙二酯、聚氨酯、聚醚酮、聚砜、聚醚砜、聚酯、聚苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂等。也可以在基底膜11的表面形成用于提高贴紧性的固定处理层、硬涂层等。当基底膜11薄时,有可能由于蛾眼膜树脂的固化收缩而卷曲,因此优选基底膜比蛾眼膜厚。
粘接层13的材质没有特别限定。也可以在粘接层13的与基底膜11相反侧的表面上贴附用于保护粘接层13的隔膜(例如,PET(聚对苯二甲酸乙酯))。
以下对实施方式1的蛾眼膜的凸部更详细地说明。
图2和图3是实施方式1的蛾眼膜的立体示意图。图2表示凸部的单位结构为圆锥状的情况,图3表示凸部的单位结构为四棱锥状的情况。如图2和图3所示,凸部12a的顶部为顶点t,各凸部12a彼此相接的点为底点b。如图2和图3所示,相邻的凸部12a的顶点间的宽度w用从凸部12a的顶点t分别引垂线到相同平面上时的两点间的距离表示。另外,从凸部12a的顶点到底点的高度h用从凸部12a的顶点t引垂线到底点b位于的平面时的距离表示。
在实施方式1的蛾眼膜中,相邻的凸部12a的顶点间的宽度w为380nm以下,优选为300nm以下,更优选为200nm以下。此外,在图2和图3中,作为凸部12a的单位结构例示了圆锥和四棱锥,但是实施方式1中的蛾眼膜的表面如果具有形成有顶点和底点、且凸部 的间隔或者间距被控制为可见光波长以下的结构,则该单位结构没有特别限定,例如也可以是如图4和图5所示的从底点越靠近顶点则倾斜越平缓的形状(吊钟形、钟罩形或者圆顶形)、如图6所示的在底点与顶点之间的区域一部分倾斜变得陡峭的形状(正弦形)、以及如图7所示的从底点越靠近顶点倾斜越陡峭的形状(针状型或者帐篷形)、在锥体的斜面具有阶梯状的台阶的形状等。
另外,在实施方式1中,凸部也可以具有多种排列性,而且也可以没有排列性。即,作为凸部12a彼此相接的点的底点不限于在相邻的凸部彼此成为相同高度的方式。例如,如图8~图10所示,也可以是各凸部12a彼此相接的表面上的点(接点)的高度存在多种的方式。此时,在这些方式中存在鞍部。所谓鞍部是指山脊凹陷的地方(日本“广辞苑(広辞苑)”第五版)。在此,在以具有一个顶点t的凸部为基准观看时,位于比该顶点t低的位置的接点存在多个,形成鞍部,在本说明书中,将位于在任意的凸部周围的最低位置的接点作为底点b,将位于比顶点t靠下的位置且位于底点b之上成为鞍部的平衡点的点也称为鞍点s。在该情况下,凸部12a的顶点间的宽度w相当于相邻的顶点间的距离,高度h相当于从顶点到底点的垂直方向的距离。
以下更详细地说明。特别是使用如下情况的例子表示:在以具有一个顶点的凸部为基准观看时,相邻的凸部的接点存在多个,在比顶点t低的位置形成鞍部(鞍点)。图11和图12是详细地示出蛾眼膜的凸部的立体示意图。图11是吊钟型、具有鞍部和鞍点的情况下的放大图,图12是针状型、具有鞍部和鞍点的情况下的放大图。如图11和图12所示,相对于凸部12a的一个顶点t,位于比该顶点t低的位置的相邻的凸部的接点存在多个,即具有鞍部。比较图11和图12可知:在吊钟型和针状型中,鞍部的高度在吊钟型中容易形成得更高。
图13是将蛾眼结构的凸部和凹部进一步放大的平面示意图。图13所示的白圆(○)的点表示顶点,黑圆(●)的点表示底点,白方框(□)表示鞍部的鞍点。如图13所示,以一个顶点为中心在同心 圆上形成有底点和鞍点。在图13中,示意性地表示在一个圆上形成有6个底点和6个鞍点的情况,实际上不限于此,也包含更不规则的情况。
图14是表示沿图13中的A-A’线的截面和沿图13中的B-B’线的截面的示意图。顶点用a2、b3、a6、b5表示,鞍部用b1、b2、a4、b4、b6表示,底点用a1、a3、a5、a7表示。此时,a2和b3的关系和b3和b5的关系成为相邻的顶点彼此的关系,a2与b3之间的距离和b3与b5之间的距离相当于相邻的凸部的顶点间的距离w。另外,a2与a1或者a3之间的高度、a6与a5或者a7之间的高度相当于凸部的高度h。
在此,对实施方式1的蛾眼膜能实现低反射的原理进行说明。图15和图16是表示实施方式1的蛾眼膜能实现低反射的原理的示意图。图15表示蛾眼膜的截面结构,图16表示入射到蛾眼膜的光感到的折射率(有效折射率)的变化。如图15和图16所示,实施方式1的蛾眼膜12包括凸部12a和基底部12b。光在从某介质向不同的介质传播时,在这些介质界面折射、透射以及反射。折射等的程度由光传播的介质的折射率决定,例如,如果是空气,具有约1.0的折射率,如果是树脂,具有约1.5的折射率。在实施方式1中,形成于蛾眼膜12的表面的凹凸结构的单位结构为大致锥状,即,具有朝向顶端方向宽度逐渐减小的形状。因此,如图15和图16所示,能视作在位于空气层与蛾眼膜12的界面的凸部12a(X-Y间)中,折射率从作为空气的折射率的约1.0到膜构成材料的折射率(如果是树脂,为约1.5)连续地逐渐增大。光反射的量依赖于介质间的折射率差,因此,通过使光的折射界面虚拟地大致不存在,光的大部分会在蛾眼膜12中穿过,膜表面的反射率大大减少。在图15中作为一例记载了大致纺锤状的凹凸结构,但是当然并不限于此,只要是产生基于上述原理的蛾眼的防反射效果的凹凸结构即可。
作为构成蛾眼膜12的表面的多个凸部的适当分布的一例,从光学特性、机械性能以及制造上的观点来看,可列举相互相邻的凸部间的宽度(间隔或者间距)为20nm以上且200nm以下、凸部的高度 为50nm以上且400nm以下的方式。在图1~图15中,表示多个凸部12a在整体上以可见光波长以下的周期的重复单位排列配置的方式,但是也可以有不具有周期性的部分,也可以在整体上不具有周期性。另外,多个凸部中的任意一个凸部和其相邻的多个某凸部之间的各个宽度也可以相互不同。在不具有周期性的方式中,具有难以发生由规则排列引起的透射和反射的衍射散射的性能上的优点和容易制造图案的制造上的优点。而且,如图8~图14所示,在蛾眼膜12中,相对于一个凸部,也可以在其周围形成有多个高度不同的底点。此外,蛾眼膜12的表面也可以具有比纳米级的凹凸大的纳米级以上的凹凸,即也可以具有双重凹凸结构。
以下对形成蛾眼膜12的方法的一例进行说明。首先,准备玻璃基板,将成为模具(注塑模)的材料的铝(Al)利用溅射法在玻璃基板上成膜。接着,通过重复使铝阳极氧化,紧接着进行蚀刻的工序,形成具有相邻的孔(凹部)的底点间的距离为可见光波长以下的长度的多个微小孔的阳极氧化层。例如,通过依次进行阳极氧化、蚀刻、阳极氧化、蚀刻、阳极氧化、蚀刻、阳极氧化、蚀刻以及阳极氧化的流程(阳极氧化5次、蚀刻4次),能制作模具。根据这样的阳极氧化和蚀刻的重复工序,所形成的微小孔的形状成为朝向模具的内部顶端变细的形状(锥形)。另外,通过调节阳极氧化时间,使所形成的孔的大小(深度)不同。此外,注塑模的基板不限于玻璃,也可以是不锈钢(SUS)、镍(Ni)等金属材料、聚丙烯、聚甲基戊烯、环状烯烃系高分子(有代表性的是作为降冰片烯系树脂等的产品名称为“泽欧农阿(ゼオノア)”(日本泽欧公司(ゼオン社)制造)和产品名称为“阿同(アートン)”(JSR公司制造)等的聚烯烃系树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙酯、聚萘二甲酸、三醋酸纤维素等树脂材料。另外,也可以取代将铝成膜的基板而使用铝的块状基板。此外,模具的形状可以是平板状,也可以是辊(圆筒)状。
接着,在利用这样的制造工序制作的模具的表面上滴下具有透光性的2P(光聚合性)树脂溶液,一边注意气泡不进入一边在由2P 树脂溶液形成的2P树脂层上贴合基材(例如TAC膜)。并且,针对2P树脂层照射紫外(UV)线(例如2J/cm2)使2P树脂层固化,然后,进行固化的2P树脂膜和TAC膜的层叠膜的剥离。作为使用模具在基材上形成(复制)微细凹凸的具体方法,除了上述2P法(Photo-polymerization(光聚合)法)之外,也能根据防反射物品的用途和基材的材料等适当选择例如热压法(压印法)、注射成型法、溶胶凝胶法等复制法、或者微细凹凸赋型片的层叠法、微细凹凸层的转印法等各种方法。
模具的凹部的深度和蛾眼膜的凸部的高度能使用SEM(Scanning Electron Microscope:扫描型电子显微镜)测定。另外,蛾眼膜和平坦膜的表面与水的接触角能使用接触角计测定。
以下对形成蛾眼膜的材料详述。
在实施方式1中,形成蛾眼膜的材料是包含利用一定条件的活性能量线(例如光、电子束等)、热等固化的成分的树脂组合物,作为这样的固化成分,例如可列举能利用活性能量线和/或热聚合的单体和低聚体。另外,也可以针对上述树脂组合物进一步添加用于改善湿润性(光滑)、刚性、耐划伤性等特性的防滑剂(界面活性剂)、防擦伤剂、亲水性物质、聚合引发剂等。
作为防滑剂,可列举烃系的界面活性剂、硅系的界面活性剂、氟系的界面活性剂等,但是其中氟系的界面活性剂合适。作为氟系的界面活性剂的具体例,可列举在分子中含全氟烷基、全氟链烯基等的界面活性剂。
通过调整组合上述树脂组合物的成分的种类、组成比、添加剂等,能得到具有期望特性的树脂组合物。并且,使用这样的树脂组合物制作的蛾眼膜能起到防止结露产生的优良效果。
此外,虽然与防治结露产生的效果没有直接关系,但是也可以根据需要针对蛾眼膜的表面进行亲水处理或者防水处理。但是,如后所述,通过在表面进行亲水处理或者防水处理有时有损防止结露产生的效果,所以在该情况下不能采用。是否有损防止结露产生的效果如后所述,能利用形成平坦膜时的表面与水的接触角来判断。
所谓能利用活性能量线聚合的单体和/或低聚体与有机或者无机无关,只要在存在或者不存在光聚合引发剂下利用紫外线、可见能量线、红外线等活性能量线的照射聚合而成为聚合物即可,也可以是游离基聚合性、阴离子聚合性、阳离子聚合性等中的任一种。作为这样的单体和/或低聚体,例如可列举在分子内具有乙烯基、亚乙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基(以下将丙烯酰基和甲基丙烯酰基合起来也称为(甲基)丙烯酰基。对于(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯等也同样。)等的单体和/或低聚体,其中从活性能量线照射的聚合速度快来看,优选具有(甲基)丙烯酰基的单体和/或低聚体。另外,活性能量线固化性树脂组合物也可以包含非反应性的聚合物、活性能量线溶胶凝胶反应性组合物等。
作为能利用活性能量线聚合的单体,例如可列举:(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、十八烷基(甲基)丙烯酸酯、苯基(甲基)丙烯酸酯、苯基溶纤剂(甲基)丙烯酸酯(フェニルセロソルブ(メタ)アクリレート)、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、异冰片(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二环戊基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基氧基乙基酯等单官能团单体;
1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、羟基新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-丙烯酰氧基甘油单甲基丙烯酸酯、2,2'-双(4-(甲基)丙烯酰氧基聚乙烯氧苯基)丙烷、2,2'-双(4-(甲基)丙烯酰聚丙烯氧苯基)丙烷、二环戊二(甲基)丙烯酸酯、双[(甲基)丙烯酰氧基乙基]羟乙基异氰酸酯、苯基缩水甘油醚丙烯酸酯甲苯二异氰酸酯、己二酸二乙烯酯等双官能团单体;
三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、三[(甲基)丙烯酰氧基乙基]异氰酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等3官能团单体;
季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯六亚
甲基二异氰酸酯等4官能单体;
二季戊四醇单羟基五(甲基)丙烯酸酯等5官能团单体;以及二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等6官能团单体等。
能利用活性能量线聚合的低聚体是具有能利用活性能量线聚合的聚合性官能基团的低聚体,优选分子量为500~50000的低聚体。作为这样的低聚体,例如可列举双酚A-二环氧-(甲基)丙烯酸添加物等环氧树脂的(甲基)丙烯酸酯、聚醚树脂的(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯树脂的(甲基)丙烯酸酯、在分子末端具有(甲基)丙烯酸基团的聚氨酯树脂等。
这些能利用活性能量线聚合的单体和/或低聚体既能单独使用,也能将2种以上的材料混合使用,例如能将单体彼此或者低聚体彼此混合使用,另外,能将单体和低聚体混合使用。
通过选择能利用活性能量线聚合的单体和/或低聚体,能任意控制表面亲水性成型物的蛾眼结构体(即包括能利用活性能量线聚合的单体和/或低聚体的赋型物的固化物)的交联密度。
作为聚合引发剂,例如可列举相对于光为活性、能使单体和/或低聚体以及亲水性单体和/或亲水性低聚体聚合的光聚合引发剂,更具体地,能使用游离基聚合引发剂、阴离子聚合引发剂、阳离子聚合引发剂等。作为这样的光聚合引发剂例如可列举对-叔丁基-丁基三氯苯乙酮、2,2'-二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯丙-1-酮等苯乙酮类;二苯甲酮、4,4'-双二甲基氨基二苯甲酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮等酮类;安息香、安息香甲基醚、安息香异丙醚、安息香异丁醚等安息香醚类;苄基二甲基缩酮、羟基环己基苯基酮等苄基缩酮类等。
亲水性单体和/或亲水性低聚体是在分子内具有亲水性基团的单体和/或低聚体,作为亲水基团,例如可列举:聚乙二醇基、聚甲醛基、羟基、含糖基、酰胺基、吡咯烷酮基等非离子性亲水基团;羧基、砜基、磷酸基等阴离子性亲水基团;氨基、铵基等阳离子性亲水基团;以及含氨基酸基团或磷酸基/铵离子基团等双性离子基团等。另外,也可以是这些的衍生物,例如可列举氨基、酰胺基、 铵基、吡咯烷酮基等N取代体。亲水性单体和/或亲水性低聚体也可以在分子中具有单个或者多个亲水基团,还可以具有多种亲水基团。
作为亲水性单体和/或亲水性低聚体,例如可列举:2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟丙基(甲基)丙烯酸酯、甘油单(甲基)丙烯酸酯等具有羟基的单体;
二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、九乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、十四乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、二十三乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基四乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基九乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基十四乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二十三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基四乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基六乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基九乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯等具有聚乙二醇单位结构的单体;
N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丙基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-环丙基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基-N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基-N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基-N-正丙基(甲基)丙烯酰胺、N-(甲基)丙烯酰基吗啉、N-(甲基)丙烯酰基吡咯烷、N-(甲基)丙烯酰基哌啶、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-亚甲基双酰胺、N-甲氧丙基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙氧基丙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙氧基丙基(甲基)丙烯酰胺、N-1-甲氧甲基丙基(甲基)丙烯酰胺、N-甲氧基乙氧基丙基(甲基)丙烯酰胺、N-1-甲基-2-甲氧基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基-N-正丙基(甲基)丙烯酰胺、N-(1,3-二氧戊环-2-基)(甲基)丙烯酰胺等具有酰胺基的单体;
N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基丙基 (甲基)丙烯酰胺、N,N-(双-甲氧基甲基)氨基甲酰氧基乙基甲基丙烯酸酯、N-甲氧甲基氨基甲酰氧基乙基甲基丙烯酸酯等具有氨基的单体;
2-(甲基)丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基琥珀酸等具有羧基的单体;
单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酸式磷酸酯、单(2-丙烯酰氧基乙基)酸式磷酸酯等具有磷酸基的单体;
(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵等具有季铵盐基团的单体;
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-苯基丙磺酸、(甲基)丙烯酰氧乙基磺酸钠、(甲基)丙烯酰氧基乙基磺酸铵、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、磺酸苏打乙氧基甲基丙烯酸酯等具有磺基的单体;以及
具有这些亲水基团的分子量为500~50000的聚合性低聚体等。
另外,作为亲水性单体和/或亲水性低聚体,也能使用在分子中具有氨基酸骨架的(甲基)丙烯酸单体和/或低聚体。而且,作为亲水性单体和/或亲水性低聚体,也能使用在分子中具有糖骨架的(甲基)丙烯酸单体和/或低聚体。
评价试验1
为了验证防止结露产生的效果,基于实施方式1的蛾眼膜的制作方法,实际准备试样A~H、M进行实验。另外,作为参考,使用在各试样中使用的树脂,实际制作具有不具有蛾眼结构的平坦膜的试样I、J、N。而且,作为另一参考,准备在表面不具备树脂膜的玻璃板的试样K和黑色丙烯酸板的试样L。
制作各试样时实际使用的树脂组合物为树脂组合物a、树脂组合物b、树脂组合物c以及树脂组合物d这4种。树脂组合物a的组成为氨基甲酸乙酯甲基丙烯酸酯(26质量%)、甲基丙烯酸酯(70质量%)、聚乙二醇(2质量%)、以及硅系润滑剂(2质量%)。树脂组合物b的组成为氨基甲酸乙酯甲基丙烯酸酯(36质量%)、甲基丙烯 酸酯(57质量%)、聚乙二醇(5质量%)、以及氟系润滑剂(2质量%)。树脂组合物c作为组成与树脂组合物a相同,但是在表面薄薄地成膜有氟系的防水材料。包含上述氟系的防水材料的膜在真空中成膜,厚度为30nm。树脂组合物d的组成为甲基丙烯酸酯(98质量%)和聚乙二醇(2质量%)。硅系的润滑剂使用信越的硅KP-323(信越化学工业公司制作),氟系的润滑剂使用富弹吉安头(フタ一ジエント)(内欧斯公司(ネオス社)制造)。
归纳树脂组合物a~d的组成比为下述表1。
【表1】
树脂组合物a | 树脂组合物b | 树脂组合物c | 树脂组合物d | |
氨基甲酸乙酯甲基丙烯酸酯 | 26wt% | 36wt% | 26wt% | - |
甲基丙烯酸酯 | 70wt% | 57wt% | 70wt% | 98wt% |
聚乙二醇 | 2wt% | 5wt% | 2wt% | 2wt% |
硅系润滑剂 | 2wt% | - | 2wt% | - |
氟系润滑剂 | - | 2wt% | - | - |
参考 | - | - | 表面防水处理 | - |
作为材料的接触角 | 31.3° | 12.2° | - | 62.1° |
优选润滑剂(界面活性剂)的添加量相对于树脂组合物整体为0.1~10质量%。更优选为0.5~5质量%。下限值考虑了结露防止性能的高度。添加量越少,防止结露性能越低。上限值考虑了气泡的进入和可靠性试验中的材料的泄漏(渗出)的可能性。添加量越多,涂敷树脂组合物时气泡越容易进入,成为蛾眼膜的结构上的缺点。另外,添加量越多,在长期保存中,材料从固化后的蛾眼膜漏出的(渗出的)可能性越高。
各试样的特征如下。蛾眼膜的厚度设为约5μm。作为基底膜使用TAC(三醋酸纤维素)膜,厚度设为约80μm。关于在玻璃板或者黑色丙烯酸板粘接蛾眼膜的结构,粘接层的厚度设为约20μm。作为玻璃板和黑色丙烯酸板,使用厚度为0.7~1.1mm的板。并且,在一边为7~15cm程度的玻璃板或者黑色丙烯酸板上粘接包含一边为5~7cm程度的蛾眼膜的层叠体,完成各试样。
当测定接触角时使用接触角计PCA-1(协和界面科学公司制造)。另外,考虑到水随时间扩展,在滴落后100毫秒后统一进行角 度的测定。测定环境设为室温25℃、湿度45%。液滴的尺寸设为约1.0μl。图17~28是表示各试样中的接触角的测定情况的照片图。
试样A是在玻璃板上制作蛾眼膜的例子,作为蛾眼膜的材料使用树脂组合物a。蛾眼膜的间距(相邻的凸部间的宽度)为100nm,各凸部的高度为180nm。如图17所示,试样A中的蛾眼膜表面与水的接触角为9.5°。
试样B是在黑色丙烯酸板上制作蛾眼膜的例子,作为蛾眼膜的材料使用树脂组合物a。蛾眼膜的间距(相邻的凸部间的宽度)为100nm,各凸部的高度为180nm。如图18所示,试样B中的蛾眼膜的表面与水的接触角为9.6°。
试样C是在玻璃板上制作蛾眼膜的例子,作为蛾眼膜的材料使用树脂组合物a。蛾眼膜的间距(相邻的凸部间的宽度)为200nm,各凸部的高度为180nm。对试样C中的蛾眼膜表面与水的接触角未进行测定,但是认为与试样D大致相等。
试样D是在黑色丙烯酸板上制作蛾眼膜的例子,作为蛾眼膜的材料使用树脂组合物a。蛾眼膜的间距(相邻的凸部间的宽度)为200nm,各凸部的高度为180nm。如图19所示,试样D中的蛾眼膜表面与水的接触角为17.7°。
试样E是在玻璃板上制作蛾眼膜的例子,作为蛾眼膜的材料使用树脂组合物b。蛾眼膜的间距(相邻的凸部间的宽度)为200nm,各凸部的高度为180nm。对试样E中的蛾眼膜表面与水的接触角未进行测定,但是认为与试样F大致相等。
试样F是在黑色丙烯酸板上制作蛾眼膜的例子,作为蛾眼膜的材料使用树脂组合物b。蛾眼膜的间距(相邻的凸部间的宽度)为200nm,各凸部的高度为180nm。如图20所示,试样F中的蛾眼膜表面与水的接触角为11.0°。
试样G是在黑色丙烯酸板上制作蛾眼膜的例子,作为蛾眼膜的材料使用树脂组合物c。蛾眼膜的间距(相邻的凸部间的宽度)为100nm,各凸部的高度为180nm。如图21所示,试样G中的蛾眼膜表面与水的接触角为122.5°。
试样H是制作在玻璃板、黑色丙烯酸板中的任一方都没有形成的蛾眼膜(即蛾眼膜和基底膜的层叠体)的例子,作为蛾眼膜的材料使用树脂组合物b。蛾眼膜的间距(相邻的凸部间的宽度)为100nm,各凸部的高度为180nm。如图22所示,试样H中的蛾眼膜表面与水的接触角为10.9°。
试样I是在玻璃板上制作不具有蛾眼结构的平坦膜的例子,作为平坦膜的材料使用树脂组合物a。如图23所示,测定试样I的平坦膜表面与水的接触角的结果是31.3°。即,树脂组合物a自身与水的接触角为31.3°。
试样J是在玻璃板上制作不具有蛾眼结构的平坦膜的例子,作为平坦膜的材料使用树脂组合物b。如图24所示,测定试样J的平坦膜表面与水的接触角的结果是12.2°。即,树脂组合物b自身与水的接触角为12.2°。
试样K是玻璃板,在表面上不具有树脂膜。如图25所示,测定试样K的玻璃板表面与水的接触角的结果是58.8°。
试样L是黑色丙烯酸板,在表面上不具有树脂膜。如图26所示,测定试样L中的黑色丙烯酸板表面与水的接触角的结果是66.0°。
试样M是在玻璃板上制作蛾眼膜的例子,作为蛾眼膜的材料使用树脂组合物d。蛾眼膜的间距(相邻的凸部间的宽度)为200nm,各凸部的高度为180nm。如图27所示,试样M中的蛾眼膜表面与水的接触角为86.2°。
试样N是在玻璃板上制作不具有蛾眼结构的平坦膜的例子,作为平坦膜的材料使用树脂组合物d。如图28所示,试样N中的蛾眼膜表面与水的接触角为62.1°。
将以上归纳为表,即下述表2。
【表2】
编号 | 膜 | 间距 | 高度 | 材料 | 底面侧 | 接触角 |
A | 蛾眼 | 100nm | 180nm | 树脂组合物a | 玻璃 | 9.5° |
B | 蛾眼 | 100nm | 180nm | 树脂组合物a | 黑色丙烯酸 | 9.6° |
C | 蛾眼 | 200nm | 180nm | 树脂组合物a | 玻璃 | - |
D | 蛾眼 | 200nm | 180nm | 树脂组合物a | 黑色丙烯酸 | 17.7° |
E | 蛾眼 | 200nm | 180nm | 树脂组合物b | 玻璃 | - |
F | 蛾眼 | 200nm | 180nm | 树脂组合物b | 黑色丙烯酸 | 11.0° |
G | 蛾眼 | 100nm | 180nm | 树脂组合物c | 黑色丙烯酸 | 122.5° |
H | 蛾眼 | 100nm | 180nm | 树脂组合物b | 玻璃 | 10.9° |
I | 平坦 | - | - | 树脂组合物a | 玻璃 | 31.3° |
J | 平坦 | - | - | 树脂组合物b | 玻璃 | 12.2° |
K | - | - | - | - | 玻璃 | 58.8° |
L | - | - | - | - | 黑色丙烯酸 | 66.0° |
M | 蛾眼 | 200nm | 180nm | 树脂组合物d | 玻璃 | 86.2° |
N | 平坦 | - | - | 树脂组合物d | 玻璃 | 62.1° |
另外,关于试样A~N,进行关于有无结露产生的验证。首先,将各试样在设定为规定温度的冰箱内放置24小时以上,然后,在室温25℃、湿度45%的氛围下取出,通过目视对是否产生结露进行观察。此外,观察在取出之后紧接着5分后的状态下进行,通过是否残存水滴来判断有无结露。即,在本验证中,即使在将试样从冰箱取出之后紧接着产生结露,也对在5分以内干燥的试样认定为没有结露。
归纳上述验证结果为下述表3。冰箱的温度设定在9℃、1℃、-15℃3种条件下进行。
【表3】
<从温度9℃的环境取出的情况>
关于试样B和试样D,在取出之后1分钟左右,膜的角稍微结露,但是没有扩展到整个面,在3分钟后整个面干燥。关于试样A和试样C,没有确认结露。
<从温度1℃的环境取出的情况>
关于试样F,在取出之后1分钟左右,膜的角稍微结露,但是没有扩展到整个面,在5分钟后整个面干燥。关于试样E,没有确认结露。关于试样C和试样D,确认结露。关于试样I和J,在取出之后没有结露。
<从温度-15℃的环境取出的情况>
关于试样I和试样J,从温度-15℃的环境取出,在10秒后结露,但是进一步在30秒后整个面干燥。试样I和试样J的干燥的时机是同时。关于试样C、D、E、F,在整体上确认结露。
此外,关于试样G、试样M、试样N、试样K(玻璃板)以及试样L(黑色丙烯酸板),在任一温度下都结露(实际上表面模糊)。在从温度9℃的环境取出的情况和从温度1℃的环境取出的情况下,从温度1℃的环境取出的情况下成为模糊更浓重的结果。
以下对各评价结果进行归纳。
如表2所示,在使用树脂组合物a的情况下,成为蛾眼膜与水的接触角的大小依赖于蛾眼膜的凹凸形状的结果。在间距为100nm的情况下,接触角成为9.5°~9.6°,在间距为200nm的情况下,接触角成为17.7°。此外,在没有蛾眼结构的平坦膜的情况下,接触角成为31.3°,成为与蛾眼膜的情况不同的值。
另一方面,如表2所示,在使用树脂组合物b的情况下,成为蛾眼膜与水的接触角的大小不依赖于蛾眼膜的凹凸形状的结果。在间距为100nm的情况下,接触角成为10.9°,在间距为200nm的情况下,接触角成为11.0°。另外,即使在没有蛾眼结构的平坦膜的情况下也成为12.2°,没有大的变化。
对照表2和表3可知:蛾眼膜表面的接触角有时依赖于其间距或者高度而变化,但是当考虑有无结露和各试样的特征的相关时,读 出不是依赖于蛾眼膜表面的接触角而是依赖于成为蛾眼膜材料的树脂组合物本质上具备的特性。实际上,在使用树脂组合物a的试样A~D和I中可得到良好的结果,在使用树脂组合物b的试样E和试样F中可得到更优良的结果。
认为成为这样的结果的理由在于如下方面:成为结露产生的现象自身不仅根据水滴产生而变化,而且根据结露后的水滴的再次蒸发的现象而变化(即,在如立即干燥的情况下,能视作没有结露产生)。为了发生再次蒸发,濡湿薄且广地扩展是有利的,在该方面,认为接触角低的方面有利于再次蒸发的发生,但是关于濡湿薄且广地扩展后的再次蒸发性,必须考虑树脂组合物的特性。因此,仅仅以完成后的蛾眼膜表面的接触角对与结露产生的相关作出结论是不充分的,只有考虑构成该蛾眼膜的树脂组合物的特性才能判断有无结露产生而作出结论。
本发明人基于以上考察,使用用于蛾眼膜的树脂组合物形成平坦的树脂膜,在该树脂膜的表面上使水滴落后,在测定100毫秒后的与该水的接触角时的该接触角大于5°且小于31.3°时,作出结论为有与结露产生有关的一定的防止效果,从而想到本发明。此外,关于使接触角大于5°的理由,是鉴于当前的接触角计的测定极限(即,能以高可靠性认定的数值的极限)为5°。
此外,从表2和表3中试样C和试样I的比较以及试样E、试样H和试样J的比较可知:根据上述评价试验1,结果不是有微小突起结构(蛾眼结构)则难以结露。结果反而是没有微小突起结构则难以结露。另外,在将试样E和试样H分别从1℃的环境取出时的比较中,结果是用微小突起的高度/间距定义的“纵横比”小的试样E不结露。
但是,纵横比小是指表面积小,因此预想到结露量也少。提取再次蒸发时间的因素考虑,因此作为新的评价试验,进行将0.21μl(包含±5%的误差)的液滴在膜上滴下后的蒸发时间和液滴的接地直径的测定。
评价试验2
在评价试验2中使用的各试样A~K与在上述评价试验1中使用 的各试样A~K相同。另外,在评价试验2中,作为新的试样,准备将TAC膜贴附于黑色丙烯酸板上的试样O。
图29~37是表示在试样A~K和O的各试样上滴下液滴放置一定时间时的液滴的各个经过时间的情况的照片图。图29~37中的两箭头表示接地直径。
如图29所示,在试样A上滴下0.21μl(±5%)的液滴(水),在温度23.7℃、湿度46%的环境下放置的结果是:液滴在2分56秒后蒸发。
如图30所示,在试样B上滴下0.21μl(±5%)的液滴(水),在温度24.4℃、湿度39%的环境下放置的结果是:液滴在2分57秒后蒸发。
如图31所示,在试样D上滴下0.21μl(±5%)的液滴(水),在温度24.4℃、湿度39%的环境下放置的结果是:液滴在3分52秒后蒸发。
如图32所示,在试样F上滴下0.21μl(±5%)的液滴(水),在温度24.4℃、湿度39%的环境下放置的结果是:液滴在3分17秒后蒸发。
如图33所示,在试样G上滴下0.21μl(±5%)的液滴(水),在温度23.7℃、湿度46%的环境下放置的结果是:液滴在10分22秒后蒸发。
如图34所示,在试样I上滴下0.21μl(±5%)的液滴(水),在温度23.9℃、湿度40%的环境下放置的结果是:液滴在4分8秒后蒸发。
如图35所示,在试样J上滴0.21μl(±5%)的液滴(水),在温度23.9℃、湿度40%的环境下放置的结果是:液滴在3分43秒后蒸发。
如图36所示,在试样K上滴下0.21μl(±5%)的液滴(水),在温度23.9℃、湿度40%的环境下放置的结果是:液滴在5分35秒后蒸发。
如图37所示,在试样O上滴下0.21μl(±5%)的液滴(水),在温度23.7℃、湿度46%的环境下放置的结果是:液滴在8分7秒后蒸 发。
归纳以上结果为下述表4。
【表4】
从上述实验结果可知:在相同的树脂组合物彼此比较的情况下,液滴在蛾眼膜上比在平坦膜上更快地蒸发。在树脂组合物a的情况下,通过试样A、B、D、I的比较对该情况作出结论。在树脂组合物b的情况下,通过试样F、J的比较对该情况作出结论。
另外,从试样A、B、D的比较可知:蛾眼膜是纵横比越大则液滴越容易蒸发。
而且,通过试样A、B的比较可知:液滴的蒸发容易度在基材是玻璃还是黑色丙烯酸板中没有大的区别。
另外,可知:在具有表面亲水性的蛾眼膜(试样A、B、D、F)上滴下的液滴在滴下1分后接地直径最大,以后一边使接地直径缩小一边再次蒸发。即,可知:不是一边濡湿扩展一边再次蒸发,而是一边使浸润的面积缩小一边再次蒸发。
另一方面,成为如下结果:在没有蛾眼结构的平坦膜(试样I、J、K、O)或者具有表面防水性的蛾眼膜(试样G)上滴下的液滴在滴下2分后以后接地直径取最大值,或者在滴下2分以后接地直径也维持最大值。可知:在滴下2分以后取接地直径的最大值的(试样I)是一边濡湿扩展一边再次蒸发。
基于这些结果将数据归纳为坐标图的图为图38和图39。图38是表示液滴的接地直径和经过时间的关系的坐标图,图39是表示液滴滴落经过一定时间后进一步经过一定时间后的相对接地直径变化量的坐标图。
在图39中,将滴下后1秒后的接地直径设为基准值,将用%表示经过一定时间后的相对的接地直径的数值设为“接地直径变化率”。即,“Z秒后的接地直径变化率”用“滴下后Z秒后的接地直径/滴下后1秒后的接地直径”表示。并且,在图39中,“滴下后X秒后和Y秒后的相对接地直径变化量”利用“滴下后经过Y秒后的接地直径变化率”-“滴下后经过X秒后的接地直径变化率”算出。
当着眼于用图39的粗线框包围的部分时,在具有表面亲水性的蛾眼膜(试样A、B、D、F)的情况下,滴下后60秒后和120秒后的相对接地直径变化量均成为-10%以下。另一方面,在没有蛾眼结构的平坦膜(试样I、J、K、O)和具有表面防水性的蛾眼膜(试样G)的情况下,滴下后60秒后和120秒后之间的相对接地直径变化量均成为0%以上。
因此,从图39也可作出结论:在具有表面亲水性的蛾眼膜(试样A、B、D、F)的情况下,有接地直径随经过时间而变小的倾向,在没有蛾眼结构的平坦膜(试样I、J、K、O)和具有表面防水性的蛾眼膜(试样G)的情况下,有接地直径随经过时间而扩展或者接地直径被维持的倾向。
另外,上述结果表示发生外观上的表面积小的液滴比表面积大的液滴更快地蒸发的现象,是以往未知的结果。例如,在上述专利文献6中记载有如下:结露的水分成为薄的水膜在涂膜表面扩展,由此在短时间从涂膜表面发生再次蒸发。
评价试验3
接着,对滴下的液滴的蒸发时间和液滴量的关系进行调查。预想到接地直径的时间变化依赖于滴下量。液滴量以0.21μl、0.75μl、1.28μl、1.81μl这4种水准(均包含±5%的误差)进行实验。
在评价试验3中,准备新的试样P(P1~P4)和试样Q(Q1~Q4)。试样P、Q中将相同的树脂组合物用作材料,将具有蛾眼结构的作为试样P,将不具有蛾眼结构的作为试样Q。
试样P是在黑色丙烯酸板上制作蛾眼膜的例子,作为蛾眼膜的材料使用树脂组合物b。蛾眼膜的间距(相邻的凸部间的宽度)为200nm,各凸部的高度为180nm。图40~图43是随时间表示在试样P上滴下规定量的液滴时的蒸发情况的照片图。
如图40所示,在试样P1上滴下0.21μl的液滴(水),在温度25.6℃、湿度44%的环境下放置的结果是:液滴在4分8秒后蒸发。
如图41所示,在试样P2上滴下0.75μl的液滴(水),在温度25.6℃、湿度44%的环境下放置的结果是:液滴在5分58秒后蒸发。
如图42所示,在试样P3上滴下1.28μl的液滴(水),在温度25.6℃、湿度44%的环境下放置的结果是:液滴在7分50秒后蒸发。
如图43所示,在试样P4上滴下1.81μl的液滴(水),在温度25.6℃、湿度44%的环境下放置的结果是:液滴在9分25秒后蒸发。
试样Q是在黑色丙烯酸板上制作平坦膜的例子,作为平坦膜的材料使用树脂组合物b。图44~图47是随时间表示在试样Q上滴下规定量的液滴时的蒸发情况的照片图。
如图44所示,在试样Q1上滴下0.21μl的液滴(水),在温度25.6℃、湿度44%的环境下放置的结果是:液滴在6分27秒后蒸发。
如图45所示,在试样Q2上滴下0.75μl的液滴(水),在温度25.6℃、湿度44%的环境下放置的结果是:液滴在8分42秒后蒸发。
如图46所示,在试样Q3上滴下1.28μl的液滴(水),在温度25.6℃、湿度44%的环境下放置的结果是:液滴在11分30秒后蒸发。
如图47所示,在试样Q4上滴下1.81μl的液滴(水),在温度25.6℃、湿度44%的环境下放置的结果是:液滴在16分32秒后蒸发。
归纳以上结果为下述表5。另外,基于这些结果将数据归纳为坐标图,即图48~图50。图48是表示液滴的滴下量和蒸发时间的关系的坐标图。图49是表示液滴的接地直径和经过时间的关系的坐标图,图50是表示液滴滴落经过一定时间后进一步经过一定时间后的相对接地直径变化量的坐标图。
【表5】
如图48所示,可知:在由相同树脂组合物形成的平坦膜上和蛾眼膜上分别滴下相同量的液滴的情况下,无论什么样的滴下量,蛾眼膜上都比平坦膜上更快地蒸发。
另外,如图49所示,可知:与前面的实验同样,在具有表面亲水性的蛾眼膜上滴下的液滴在全部试样P1~P4中,在滴下1分后接地直径最大,以后一边使接地直径缩小一边再次蒸发。即,可知:不是一边濡湿扩展一边再次蒸发,而且一边使浸润的面积缩小一边再次蒸发。
另外,如图49所示,成为如下结果:在没有蛾眼结构的平坦膜上滴下的液滴在全部试样Q1~Q4中,在滴下2分以后取接地直径的最大值,或者在滴下2分以后也维持最大值。可知:在滴下2分以后取接地直径的最大值的试样是一边濡湿扩展一边再次蒸发。
但是,如图50的用粗线包围的部分所示的那样,与前面的实验不同,成为如下结果:在几个试样中,滴下后60秒后和120秒后的相对接地直径变化量为-5%以上。由此可知:有滴下后60秒后和120秒后的相对接地直径变化量的值随着液滴量增加而变大的倾向。另外,与前面的实验比较可知:有接地直径开始减少的时间随着液滴量增加而变迟的倾向。
综上可知:在具有蛾眼结构的试样上滴下的液滴比在没有蛾眼结构的试样上滴下的液滴更快地蒸发。
认为这是由于:在具有蛾眼结构的试样中,存在用显微镜不能观察的微观的凹凸,在液滴周围的非常薄的膜(一般也称为先导薄膜。)的区域中,表面积有效地变大。与该考察一起参照图29~32、34~36和图40~43中的“1分后”的照片时,在照片内有看上去(黑)比较薄的区域,认为这是液滴周围的非常薄的膜的区域。此外,在各照片图中,以包含该区域的形式测定液滴的接地直径。
这与润湿(wenzel)式的亲水性促进效果相一致。根据润湿式,在平坦时的接触角不足90°(θ<90°)时,带有凹凸的接触角变小在平坦时的接触角大于90°(θ>90°)时,带有凹凸的接触角变大即,通过在表面形成凹凸,容易浸润的原材料 越来越容易浸润,难以浸润的原材料越来越难以浸润。已知:例如,玻璃容易浸润于水,平坦时的接触角为20°程度,但是将表面设为凹凸的玻璃进一步容易浸润,接触角成为大致0°。上述专利文献4和5中也有同样的记载,记载有:由于有微细突起结构,接触角小于5°。
但是,在上述评价试验1中使用的蛾眼膜的接触角成为10°左右,是比较高的接触角。这是与以往的认识不同的结果,是非常特殊的。认为该区别在现有的蛾眼膜和在上述评价试验中使用的蛾眼膜中由于接触角经历不同而引起。
接触角经历产生的原因之一是由于凹凸面引起的摩擦。当表面具有凹凸面时,接触角经历增加。并且,接触角的大小根据接触角经历的增加而变化。因此,可以说接触角成为濡湿性的定量指标是针对没有接触角经历的情况(即,表面平坦的情况),在具有凹凸面的情况下,接触角和濡湿性未必相关。
附图标记说明
11:基底膜
12:蛾眼膜
12a:凸部
12b:基底部
13:粘接层
14:窗玻璃
Claims (4)
1.一种蛾眼膜,其特征在于,上述蛾眼膜由树脂组合物形成,上述树脂组合物含有界面活性剂和聚乙二醇,
上述树脂组合物中的界面活性剂的比例相对于整体为0.1~10质量%,
上述树脂组合物形成平坦膜,使水滴落在该平坦膜的表面上后100毫秒后测定与该水的接触角时的该接触角大于5°且小于31.3°。
2.根据权利要求1所述的蛾眼膜,其特征在于,上述界面活性剂是氟系界面活性剂。
3.根据权利要求1或2所述的蛾眼膜,其特征在于,上述接触角为9.5°以上且11.0°以下。
4.根据权利要求1或2所述的蛾眼膜,其特征在于,在将0.2~1.0μl的液滴滴下到上述蛾眼膜的表面后,在将1秒后的接地直径设为基准值,将用%表示经过一定时间后的相对的接地直径的数值定义为接地直径变化率时,通过从滴下后120秒后的接地直径变化率减去滴下后60秒后的接地直径变化率而算出的值小于0。
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