JP2001158606A - 親水化した酸化物固体表面の高速疎水化方法 - Google Patents
親水化した酸化物固体表面の高速疎水化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 印刷技術や防曇、防汚技術において従来は数
週間程度かかっていた疎水化プロセスを実用レベルまで
高速化するとともに、従来は不可能であった、酸化物固
体表面の全領域または任意の局所的領域を親水性表面か
ら疎水性表面に高速に変化させる手段の開発。 【解決手段】 本来疎水性であるアナターゼ型またはル
チル型もしくは両者の混合の結晶構造を持つ二酸化チタ
ン等の親水化した酸化物固体表面の所望の領域に、好ま
しくは水分子またはその変成物が吸着、結合、または接
触している状態において、機械的な刺激を印加すること
により、当該領域を疎水性に高速で変化させる。
週間程度かかっていた疎水化プロセスを実用レベルまで
高速化するとともに、従来は不可能であった、酸化物固
体表面の全領域または任意の局所的領域を親水性表面か
ら疎水性表面に高速に変化させる手段の開発。 【解決手段】 本来疎水性であるアナターゼ型またはル
チル型もしくは両者の混合の結晶構造を持つ二酸化チタ
ン等の親水化した酸化物固体表面の所望の領域に、好ま
しくは水分子またはその変成物が吸着、結合、または接
触している状態において、機械的な刺激を印加すること
により、当該領域を疎水性に高速で変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、印刷技術における
画像形成や電子セラミックス分野における微細パターン
の形成、各種物品表面の防曇、防汚技術に用いられる固
体表面の親水化処理、疎水化処理方法に関し、特に、親
水化した酸化物固体表面の全領域または任意の局所的領
域を高速で疎水化する方法に関するものである。
画像形成や電子セラミックス分野における微細パターン
の形成、各種物品表面の防曇、防汚技術に用いられる固
体表面の親水化処理、疎水化処理方法に関し、特に、親
水化した酸化物固体表面の全領域または任意の局所的領
域を高速で疎水化する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】各種の物品表面に塗布した酸化チタン層
などの固体表面に紫外線を照射することによって、疎水
性であった酸化チタン層表面が親水化し、表面への水の
接触角が５度程度以下になることは公知である。この現
象を利用して、防曇、防汚の目的で各種物品の表面に酸
化チタンを主成分とする被膜を形成して親水性とするこ
とができる。一方、印刷などの画像形成システムにおい
ては、親水性表面を局所的に改質処理して疎水化し、親
水・疎水性の画像を形成する方法（特公平５−３０２７
３号公報、特開平１１−５８８３１号公報等）や、電子
セラミックスの分野で積層パターンを形成する際に部分
的な疎水化処理を用いる方法（特開平５−９７４０７号
公報）なども知られている。
などの固体表面に紫外線を照射することによって、疎水
性であった酸化チタン層表面が親水化し、表面への水の
接触角が５度程度以下になることは公知である。この現
象を利用して、防曇、防汚の目的で各種物品の表面に酸
化チタンを主成分とする被膜を形成して親水性とするこ
とができる。一方、印刷などの画像形成システムにおい
ては、親水性表面を局所的に改質処理して疎水化し、親
水・疎水性の画像を形成する方法（特公平５−３０２７
３号公報、特開平１１−５８８３１号公報等）や、電子
セラミックスの分野で積層パターンを形成する際に部分
的な疎水化処理を用いる方法（特開平５−９７４０７号
公報）なども知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これまで、紫外線照射
などで一度親水化した表面を元の疎水性能を持つ表面に
戻すには、暗中保存プロセスを用いて数週間程度かかっ
ていた。また、暗中保存法は試料表面が自発的に疎水性
を回復するのを待つ手法であるため、試料表面の任意の
領域だけを疎水性に変化させ、それ以外の領域を親水性
に保つことが不可能であった。
などで一度親水化した表面を元の疎水性能を持つ表面に
戻すには、暗中保存プロセスを用いて数週間程度かかっ
ていた。また、暗中保存法は試料表面が自発的に疎水性
を回復するのを待つ手法であるため、試料表面の任意の
領域だけを疎水性に変化させ、それ以外の領域を親水性
に保つことが不可能であった。
【０００４】本発明は、印刷技術や防曇、防汚技術にお
いて従来は数週間程度かかっていた疎水化プロセスを実
用レベルまで高速化するとともに、従来は不可能であっ
た酸化物固体表面の全領域または任意の局所的な領域を
親水性表面から疎水性表面に高速に変化させる手段を開
発することを課題とする。
いて従来は数週間程度かかっていた疎水化プロセスを実
用レベルまで高速化するとともに、従来は不可能であっ
た酸化物固体表面の全領域または任意の局所的な領域を
親水性表面から疎水性表面に高速に変化させる手段を開
発することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、親水化した
酸化物固体表面において、疎水化をもくろむ領域に局所
的に機械的刺激を印加することによって任意の領域の疎
水化を高速で行うことが可能になることを見出した。
酸化物固体表面において、疎水化をもくろむ領域に局所
的に機械的刺激を印加することによって任意の領域の疎
水化を高速で行うことが可能になることを見出した。
【０００６】すなわち、本発明は、親水化した酸化物固
体表面の所望の領域に機械的刺激を印加することによ
り、当該領域を疎水性に変化させることを特徴とする酸
化物固体表面の高速疎水化方法である。また、本発明
は、酸化物固体表面の所望の領域に水分を補充した状態
において、機械的刺激を印加することを特徴とする上記
の固体表面の高速疎水化方法である。また、本発明は、
酸化物がチタン原子を含む酸化物であることを特徴とす
る上記の高速疎水化方法である。また、本発明は、チタ
ン原子を含む酸化物がアナターゼ型またはルチル型もし
くは両者の混合の結晶構造を持つ二酸化チタンであるこ
とを特徴とする上記の固体表面の高速疎水化方法であ
る。
体表面の所望の領域に機械的刺激を印加することによ
り、当該領域を疎水性に変化させることを特徴とする酸
化物固体表面の高速疎水化方法である。また、本発明
は、酸化物固体表面の所望の領域に水分を補充した状態
において、機械的刺激を印加することを特徴とする上記
の固体表面の高速疎水化方法である。また、本発明は、
酸化物がチタン原子を含む酸化物であることを特徴とす
る上記の高速疎水化方法である。また、本発明は、チタ
ン原子を含む酸化物がアナターゼ型またはルチル型もし
くは両者の混合の結晶構造を持つ二酸化チタンであるこ
とを特徴とする上記の固体表面の高速疎水化方法であ
る。
【０００７】酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸
化亜鉛、硫化カドミウム、酸化スズ、酸化珪素等の酸化
物は、作製直後の清浄な表面、暗中保存された表面、ま
たは本発明の方法により疎水化処理を行った表面等では
水の接触角が５０°以上となり疎水性を示す。しかし、
この疎水性表面に紫外線等を照射し、酸素欠陥を導入す
ることにより、表面を水の接触角５°以下の親水性に変
化させることができるので、これらの酸化物が親水性被
膜の形成に利用されている。
化亜鉛、硫化カドミウム、酸化スズ、酸化珪素等の酸化
物は、作製直後の清浄な表面、暗中保存された表面、ま
たは本発明の方法により疎水化処理を行った表面等では
水の接触角が５０°以上となり疎水性を示す。しかし、
この疎水性表面に紫外線等を照射し、酸素欠陥を導入す
ることにより、表面を水の接触角５°以下の親水性に変
化させることができるので、これらの酸化物が親水性被
膜の形成に利用されている。
【０００８】本発明において、機械的な刺激を印加する
方法としては、表面を加圧手段で加圧するかワイパーや
布などで摩擦すればよい。加圧力や摩擦力の程度は、酸
化物表面の親水性の程度や所望の疎水性の程度に応じて
実験的に定めればよいが、例えば、金属ロールなどの簡
便な手法を用いる場合は、１０グラム重／平方センチメ
ートル程度かそれよりやや大きい程度の加圧力が一つの
目安である。機械的な刺激を印加する際に、水分子また
はその変成物（例えば、水酸基ＯＨなど）が印加する表
面に吸着、結合、または接触している状態において機械
的刺激を印加することが好ましい。そのためには、親水
化した酸化物表面に水分またはこれを含む液体を滴下ま
たは噴霧する、あるいは雰囲気を加湿するなどの手段を
採ることが有効である。機械的刺激を与えるために用い
る媒体に関しては特に制限はなく、固体の接触加圧、液
体噴射、気体噴射等酸化物表面に適度の加圧力や摩擦力
を与えることができれば、その手段を問わず有効であ
る。
方法としては、表面を加圧手段で加圧するかワイパーや
布などで摩擦すればよい。加圧力や摩擦力の程度は、酸
化物表面の親水性の程度や所望の疎水性の程度に応じて
実験的に定めればよいが、例えば、金属ロールなどの簡
便な手法を用いる場合は、１０グラム重／平方センチメ
ートル程度かそれよりやや大きい程度の加圧力が一つの
目安である。機械的な刺激を印加する際に、水分子また
はその変成物（例えば、水酸基ＯＨなど）が印加する表
面に吸着、結合、または接触している状態において機械
的刺激を印加することが好ましい。そのためには、親水
化した酸化物表面に水分またはこれを含む液体を滴下ま
たは噴霧する、あるいは雰囲気を加湿するなどの手段を
採ることが有効である。機械的刺激を与えるために用い
る媒体に関しては特に制限はなく、固体の接触加圧、液
体噴射、気体噴射等酸化物表面に適度の加圧力や摩擦力
を与えることができれば、その手段を問わず有効であ
る。
【０００９】印刷技術においては、前述の特開平１１−
５８８３１号公報に示されるように、極性可逆層を表面
に形成した支持ロールと押圧ローラを通過して描画パタ
ーンを受像体に転写した後、転写に用いられた極性可逆
層の疎水化を実施するための加熱機構等により極性可逆
層の疎水化が行われていた。これに対し、本発明では、
極性可逆層として酸化物固体を用いることによって、極
性可逆層を表面に形成した支持ロールと押圧ローラの間
を受像体が通過する時点で、極性可逆層の親水性の領域
が各ローラーからの機械的刺激を受けて受像体を送り出
した直後に当該層表面の疎水化が完了する。このため、
疎水化処理のための加熱機構等を設置する必要がなくな
り、装置の著しい簡素化、低価格化が可能になる。
５８８３１号公報に示されるように、極性可逆層を表面
に形成した支持ロールと押圧ローラを通過して描画パタ
ーンを受像体に転写した後、転写に用いられた極性可逆
層の疎水化を実施するための加熱機構等により極性可逆
層の疎水化が行われていた。これに対し、本発明では、
極性可逆層として酸化物固体を用いることによって、極
性可逆層を表面に形成した支持ロールと押圧ローラの間
を受像体が通過する時点で、極性可逆層の親水性の領域
が各ローラーからの機械的刺激を受けて受像体を送り出
した直後に当該層表面の疎水化が完了する。このため、
疎水化処理のための加熱機構等を設置する必要がなくな
り、装置の著しい簡素化、低価格化が可能になる。
【００１０】
【作用】親水性を有する酸化物固体表面に吸着、接触、
または結合させた水分と固体表面に印加した機械的刺激
は、親水性を有する酸化物固体表面の構造的に不安定な
水酸基を除去し、その領域に酸素原子を再結合させる作
用があると考えられる。その結果、酸化物固体表面は本
来の疎水性を示すようになる。
または結合させた水分と固体表面に印加した機械的刺激
は、親水性を有する酸化物固体表面の構造的に不安定な
水酸基を除去し、その領域に酸素原子を再結合させる作
用があると考えられる。その結果、酸化物固体表面は本
来の疎水性を示すようになる。
【００１１】
【実施例】実施例１ アナターゼ型の結晶構造を持つ単結晶酸化チタン薄膜
を、チタン酸ストロンチウム（００１）単結晶基板上に
エピタキシャル成長させた試料を酸化物固体表面として
用いた。親水化処理は２００Ｗのキセノンランプからの
紫外線を光ファイバー経由で試料表面に２０分間照射す
ることで行った。図１に、この親水化処理した状態での
試料表面における水滴の付着の様子を接触角測定装置
（Ｔａｎｔｅｃコンタクトアングルメーター）により基
板側面方向から撮影した図面代用写真を示す。
を、チタン酸ストロンチウム（００１）単結晶基板上に
エピタキシャル成長させた試料を酸化物固体表面として
用いた。親水化処理は２００Ｗのキセノンランプからの
紫外線を光ファイバー経由で試料表面に２０分間照射す
ることで行った。図１に、この親水化処理した状態での
試料表面における水滴の付着の様子を接触角測定装置
（Ｔａｎｔｅｃコンタクトアングルメーター）により基
板側面方向から撮影した図面代用写真を示す。
【００１２】水滴Ａ、Ｂを滴下した２ヶ所ともに接触角
が５度以下の親水性であることを示している。アルカリ
溶液で軽くエッチングした後、充分純水洗浄を行ったガ
ラス棒を用いて右側の水滴Ｂが接触しているアナターゼ
型酸化チタン単結晶表面の一部を１００グラム重／平方
センチメートル程度の摩擦力で数回機械的刺激の印加を
行った後、水分の除去を行った。
が５度以下の親水性であることを示している。アルカリ
溶液で軽くエッチングした後、充分純水洗浄を行ったガ
ラス棒を用いて右側の水滴Ｂが接触しているアナターゼ
型酸化チタン単結晶表面の一部を１００グラム重／平方
センチメートル程度の摩擦力で数回機械的刺激の印加を
行った後、水分の除去を行った。
【００１３】上記の局所的な領域の疎水化処理後に水滴
Ａ、Ｂの接触角を再測定した様子を図２（図１と同様な
図面代用写真である）に示す。図２に示すように、左側
の水滴Ａは、５度以下の親水性を保持しているのに対し
て、局所的な領域に疎水化処理を行った右側の水滴Ｂの
領域（図１において親水性であった領域）が疎水化し、
接触角が８０度程度に増大していることが分かる。この
間、わずか３０秒程度で親水表面から疎水表面へと変化
させる制御が可能であった。また、図２に明らかなよう
に、圧力印加の有無によって親水性・疎水性領域を局所
的に作り分けることができ、親水性・疎水性の高速スイ
ッチングが実現できた。
Ａ、Ｂの接触角を再測定した様子を図２（図１と同様な
図面代用写真である）に示す。図２に示すように、左側
の水滴Ａは、５度以下の親水性を保持しているのに対し
て、局所的な領域に疎水化処理を行った右側の水滴Ｂの
領域（図１において親水性であった領域）が疎水化し、
接触角が８０度程度に増大していることが分かる。この
間、わずか３０秒程度で親水表面から疎水表面へと変化
させる制御が可能であった。また、図２に明らかなよう
に、圧力印加の有無によって親水性・疎水性領域を局所
的に作り分けることができ、親水性・疎水性の高速スイ
ッチングが実現できた。
【００１４】実施例２ ルチル型の結晶構造を持つ単結晶試料を酸化物固体表面
として用いた以外は、実施例１と同様に表面の局所的領
域に圧力を印加した。図３に示したように、実施例１と
同様の局所的な領域の親水性・疎水性の高速スイッチン
グが実現できたことが観測された。
として用いた以外は、実施例１と同様に表面の局所的領
域に圧力を印加した。図３に示したように、実施例１と
同様の局所的な領域の親水性・疎水性の高速スイッチン
グが実現できたことが観測された。
【００１５】
【発明の効果】本発明の方法によれば、疎水性を有する
酸化物の表面を親水化した酸化物固体表面における親水
性・疎水性のスイッチングを従来よりも１万倍以上（数
週間→１分以下）高速化することができる。さらに、こ
の高速性に加えて、従来不可能であった局所的な領域の
親水性・疎水性の制御を実現し、種々の物品の表面にお
いて、任意領域の親水性・疎水性を制御したパターンを
形成できる。
酸化物の表面を親水化した酸化物固体表面における親水
性・疎水性のスイッチングを従来よりも１万倍以上（数
週間→１分以下）高速化することができる。さらに、こ
の高速性に加えて、従来不可能であった局所的な領域の
親水性・疎水性の制御を実現し、種々の物品の表面にお
いて、任意領域の親水性・疎水性を制御したパターンを
形成できる。
【図１】親水化処理を行ったアナターゼ型の結晶構造を
持つ酸化チタン結晶表面における水滴の付着の様子を接
触角測定装置により基板側面方向から撮影した図面代用
写真。
持つ酸化チタン結晶表面における水滴の付着の様子を接
触角測定装置により基板側面方向から撮影した図面代用
写真。
【図２】実施例１により局所的領域に疎水化処理を行っ
たアナターゼ型の結晶構造を持つ酸化チタン結晶表面に
おける水滴の付着の様子を接触角測定装置により基板側
面方向から撮影した図面代用写真。
たアナターゼ型の結晶構造を持つ酸化チタン結晶表面に
おける水滴の付着の様子を接触角測定装置により基板側
面方向から撮影した図面代用写真。
【図３】実施例２により局所的領域に疎水化処理を行っ
たルチル型の結晶構造を持つ酸化チタン結晶表面におけ
る水滴の付着の様子を接触角測定装置により基板側面方
向から撮影した図面代用写真。
たルチル型の結晶構造を持つ酸化チタン結晶表面におけ
る水滴の付着の様子を接触角測定装置により基板側面方
向から撮影した図面代用写真。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｋ 3/18 Ｃ０９Ｋ 3/18 ４Ｈ０２０ １０１ １０１ Ｃ３０Ｂ 29/16 Ｃ３０Ｂ 29/16 (72)発明者 亀井 雅之 茨城県つくば市並木１−１ 科学技術庁無 機材質研究所内 (72)発明者 三橋 武文 茨城県つくば市並木１−１ 科学技術庁無 機材質研究所内 Ｆターム(参考） 2H084 AA40 BB04 CC05 2H114 AA04 AA14 AA22 DA08 EA01 FA16 GA05 4G042 DA01 DB27 DD02 DE12 4G047 CA02 CC03 CD02 4G077 AA03 BB04 FJ02 4H020 AA01 AB02 BA04
Claims (4)
- 【請求項１】 親水化した酸化物固体表面の所望の領域
に機械的刺激を印加することにより、当該領域を疎水性
に変化させることを特徴とする酸化物固体表面の高速疎
水化方法。 - 【請求項２】 酸化物固体表面の所望の領域に水分を補
充した状態において、機械的刺激を印加することを特徴
とする請求項１記載の酸化物固体表面の高速疎水化方
法。 - 【請求項３】 酸化物がチタン原子を含む酸化物である
ことを特徴とする請求項１または２記載の酸化物固体表
面の高速疎水化方法。 - 【請求項４】 チタン原子を含む酸化物がアナターゼ型
またはルチル型もしくは両者の混合の結晶構造を持つ二
酸化チタンであることを特徴とする請求項３記載の酸化
物固体表面の高速疎水化方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34378899A JP3548794B2 (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 親水化した酸化物固体表面の高速疎水化方法 |
| US09/520,616 US6338877B1 (en) | 1999-12-02 | 2000-03-07 | Method for rapidly imparting hydrophobicity to a hydrophilicity-imparted oxide solid surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34378899A JP3548794B2 (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 親水化した酸化物固体表面の高速疎水化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001158606A true JP2001158606A (ja) | 2001-06-12 |
| JP3548794B2 JP3548794B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=18364250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34378899A Expired - Lifetime JP3548794B2 (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 親水化した酸化物固体表面の高速疎水化方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6338877B1 (ja) |
| JP (1) | JP3548794B2 (ja) |
Cited By (3)
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| JP2007508933A (ja) * | 2003-10-23 | 2007-04-12 | サン−ゴバン グラス フランス | 少なくとも１層の光触媒層と該層のヘテロエピタキシャル成長のための下地層とを備えた基材、特にガラス基材 |
| US8171750B2 (en) | 2008-10-17 | 2012-05-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Air conditioner and coating composition |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7663879B2 (en) * | 2001-11-19 | 2010-02-16 | Otter Products, Llc | Protective enclosure for personal digital assistant case having integrated back lighted keyboard |
| WO2006053099A2 (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-18 | Cardinal Cg Company | Surface treating methods, compositions and articles |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS61108633A (ja) * | 1984-11-01 | 1986-05-27 | Res Dev Corp Of Japan | ポリイミン単分子膜超薄フイルム及びその製造方法 |
| IT1197007B (it) * | 1986-07-28 | 1988-11-25 | Oronzio De Nora Impianti | Catodo incollato alla superficie di una membrana a scambio ionico, per l'impiego in un elettrolizzatore per processi elettrochimici e relativo metodo di elettrolisi |
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| JP2637869B2 (ja) * | 1990-12-10 | 1997-08-06 | 松下電器産業株式会社 | 吸着単分子膜及びその製造方法 |
| JP3347287B2 (ja) * | 1997-05-28 | 2002-11-20 | 株式会社田中 | チタン金属へのガラス状カーボンの被覆方法 |
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1999
- 1999-12-02 JP JP34378899A patent/JP3548794B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-03-07 US US09/520,616 patent/US6338877B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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