JP2001294692A - 親水性表面を有する物品 - Google Patents
親水性表面を有する物品Info
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- Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 疎水性材料で形成されているにもかかわら
ず、表面が親水性の物品を提供する。 【解決手段】 分子中に芳香族環を有する高分子化合物
で表面が形成されている疎水性物品を、フッ素ガスで処
理して表面を水の接触角が４０度以下の親水性表面とす
る。
ず、表面が親水性の物品を提供する。 【解決手段】 分子中に芳香族環を有する高分子化合物
で表面が形成されている疎水性物品を、フッ素ガスで処
理して表面を水の接触角が４０度以下の親水性表面とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は疎水性材料で形成さ
れているにもかかわらず、その表面が親水性である物品
に関するものである。特に本発明はポリエチレンやポリ
プロピレン等の疎水性材料で形成されていて、しかもそ
の表面が親水性である物品に関するものである。
れているにもかかわらず、その表面が親水性である物品
に関するものである。特に本発明はポリエチレンやポリ
プロピレン等の疎水性材料で形成されていて、しかもそ
の表面が親水性である物品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】物品の表面は、これを形成している材料
の特性に応じて、種々の程度に疎水性ないしは親水性で
ある。しかしながら物品の用途によっては、これを形成
している材料が疎水性であるにもかかわらず、表面が親
水性であることが要求されることがある。例えば黒鉛は
疎水性であるが、黒鉛を燃料電池のセパレーターとして
用いる場合には、生成した水がガス流路を閉塞しないよ
うに、セパレーターの表面を親水化処理することが必要
であるとされている。またポリエチレンやポリプロピレ
ン等のポリオレフィンは疎水性であるが、ポリオレフィ
ン製の不織布を電池のセパレーターとして用いる場合に
は、表面を親水性にして電解液の保持性を高めることが
必要であるとされている。ポリオレフィンの表面が疎水
性であることは表面エネルギーが低いことの表われであ
り、これに親水化処理を施してその表面エネルギーを高
めると、接着強度なども高めることができ、例えば塗料
などとの接着性も向上する。ポリオレフィンを親水化処
理する方法としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、
電子ビーム照射処理、発煙硫酸処理、アクリル酸のグラ
フト重合、界面活性剤処理など多くの方法が知られてい
る。
の特性に応じて、種々の程度に疎水性ないしは親水性で
ある。しかしながら物品の用途によっては、これを形成
している材料が疎水性であるにもかかわらず、表面が親
水性であることが要求されることがある。例えば黒鉛は
疎水性であるが、黒鉛を燃料電池のセパレーターとして
用いる場合には、生成した水がガス流路を閉塞しないよ
うに、セパレーターの表面を親水化処理することが必要
であるとされている。またポリエチレンやポリプロピレ
ン等のポリオレフィンは疎水性であるが、ポリオレフィ
ン製の不織布を電池のセパレーターとして用いる場合に
は、表面を親水性にして電解液の保持性を高めることが
必要であるとされている。ポリオレフィンの表面が疎水
性であることは表面エネルギーが低いことの表われであ
り、これに親水化処理を施してその表面エネルギーを高
めると、接着強度なども高めることができ、例えば塗料
などとの接着性も向上する。ポリオレフィンを親水化処
理する方法としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、
電子ビーム照射処理、発煙硫酸処理、アクリル酸のグラ
フト重合、界面活性剤処理など多くの方法が知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにポリオレ
フィンを親水化する方法はいくつも知られているが、こ
れらはいずれも、操作が煩雑であったり、達成される親
水化の程度が不十分であったり、処理直後は親水性であ
るが時間の経過と共に親水性が低下するなどという問題
を有している。従って本発明は簡単な操作で、かつ永続
性のある親水性を付与した物品を提供しようとするもの
である。
フィンを親水化する方法はいくつも知られているが、こ
れらはいずれも、操作が煩雑であったり、達成される親
水化の程度が不十分であったり、処理直後は親水性であ
るが時間の経過と共に親水性が低下するなどという問題
を有している。従って本発明は簡単な操作で、かつ永続
性のある親水性を付与した物品を提供しようとするもの
である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る親水性表面
を有する物品は、表面の少なくとも一部が分子中に芳香
族環を有する高分子化合物で形成されており、かつこの
高分子化合物で形成されている表面の少なくとも一部の
水の接触角が４０度以下であることを特徴とするもので
ある。この親水性物品は、表面の少なくとも一部が分子
中に芳香族環を有する高分子化合物で形成されている物
品のその表面を、フッ素ガスで処理して親水化すること
により容易に製造できる。
を有する物品は、表面の少なくとも一部が分子中に芳香
族環を有する高分子化合物で形成されており、かつこの
高分子化合物で形成されている表面の少なくとも一部の
水の接触角が４０度以下であることを特徴とするもので
ある。この親水性物品は、表面の少なくとも一部が分子
中に芳香族環を有する高分子化合物で形成されている物
品のその表面を、フッ素ガスで処理して親水化すること
により容易に製造できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明に係る親水性表面を有する
物品は、表面のうち親水性であることが要求される部分
が分子中に芳香族環を有する高分子化合物で形成されて
いる以外は、任意の材料で形成することができる。例え
ば物品全体をこの高分子化合物で形成することができ
る。また物品の本体を他の材料、例えば金属、炭素材、
ポリオレフィン等で形成し、その表面の親水性が要求さ
れる部分に分子中に芳香族環を有する高分子化合物の層
を形成したものであってもよい。例えば金属、炭素材、
ポリオレフィン等で形成した物品に、分子中に芳香族環
を有する高分子化合物の溶液を塗布して、表面に高分子
化合物の層を形成したものが挙げられる。分子中に芳香
族環を有する高分子化合物としては、代表的なものとし
てポリスチレンやフェノール樹脂などが挙げられるが、
他にもベンゼン環を有する繰返し単位からなるポリカー
ボネート、ポリエステル、ポリイミド、エポキシ樹脂な
どを用いることができる。
物品は、表面のうち親水性であることが要求される部分
が分子中に芳香族環を有する高分子化合物で形成されて
いる以外は、任意の材料で形成することができる。例え
ば物品全体をこの高分子化合物で形成することができ
る。また物品の本体を他の材料、例えば金属、炭素材、
ポリオレフィン等で形成し、その表面の親水性が要求さ
れる部分に分子中に芳香族環を有する高分子化合物の層
を形成したものであってもよい。例えば金属、炭素材、
ポリオレフィン等で形成した物品に、分子中に芳香族環
を有する高分子化合物の溶液を塗布して、表面に高分子
化合物の層を形成したものが挙げられる。分子中に芳香
族環を有する高分子化合物としては、代表的なものとし
てポリスチレンやフェノール樹脂などが挙げられるが、
他にもベンゼン環を有する繰返し単位からなるポリカー
ボネート、ポリエステル、ポリイミド、エポキシ樹脂な
どを用いることができる。
【０００６】本発明者らの知見によれば、この分子中に
芳香族環を有する高分子化合物は、フッ素ガスで処理す
ると容易に親水性となり、かつ、この親水性は時間が経
過しても低下せず、むしろ向上する。分子中に芳香族環
を有しない高分子化合物、例えばポリオレフィン等もフ
ッ素ガス処理すると親水化されるが、処理直後において
も親水化の程度は水の接触角が４０度に達するほどには
至らず、かつ経時的に親水性が低下する。これはフッ素
ガス処理により形成された官能基が、熱運動により表面
から内部に潜り込むためと考えられている。これに対し
芳香族環を有する高分子化合物の場合には、フッ素ガス
処理により著るしく親水化され、水の接触角は容易に４
０度以下になる。しかも処理後に大気中に放置しても水
の接触角は大きくならず、むしろ更に低下することが多
い。放置中に水の接触角が更に低下するのは、フッ素ガ
ス処理により吸着したフッ素が引続いて反応しているた
めと考えられる。またポリオレフィンの場合と異なり経
時的に水の接触角が大きくならないのは、フッ素化によ
り生成した官能基が、芳香族環の立体障害により内部に
潜り込まないためと考えられる。
芳香族環を有する高分子化合物は、フッ素ガスで処理す
ると容易に親水性となり、かつ、この親水性は時間が経
過しても低下せず、むしろ向上する。分子中に芳香族環
を有しない高分子化合物、例えばポリオレフィン等もフ
ッ素ガス処理すると親水化されるが、処理直後において
も親水化の程度は水の接触角が４０度に達するほどには
至らず、かつ経時的に親水性が低下する。これはフッ素
ガス処理により形成された官能基が、熱運動により表面
から内部に潜り込むためと考えられている。これに対し
芳香族環を有する高分子化合物の場合には、フッ素ガス
処理により著るしく親水化され、水の接触角は容易に４
０度以下になる。しかも処理後に大気中に放置しても水
の接触角は大きくならず、むしろ更に低下することが多
い。放置中に水の接触角が更に低下するのは、フッ素ガ
ス処理により吸着したフッ素が引続いて反応しているた
めと考えられる。またポリオレフィンの場合と異なり経
時的に水の接触角が大きくならないのは、フッ素化によ
り生成した官能基が、芳香族環の立体障害により内部に
潜り込まないためと考えられる。
【０００７】フッ素ガスによる処理は、分子中に芳香族
環を有する高分子化合物で親水化すべき表面が形成され
ている物品に、フッ素ガスを接触させるだけでよい。接
触条件は通常０〜５０℃、好ましくは０〜３０℃で、数
秒〜１時間、好ましくは数秒〜３０分間である。フッ素
ガスは単独で用いてもよく、また窒素、アルゴン、ヘリ
ウム等の不活性ガスや酸素との混合ガスとして用いても
よい。例えばフッ素ガスと空気との混合ガスを用いるこ
とができる。フッ素ガスを単独で用いるか混合ガスとし
て用いるかにかかわらず、フッ素ガス処理は常圧付近で
行うのが好ましいが、より低い圧力又はより高い圧力で
行うこともできる。その場合でも通常は数ｍｍＨｇ〜２
ｋｇ／ｃｍ2 の範囲で行うのが好ましい。例えばフッ素
−酸素−不活性ガスの混合ガスを常圧で用いる場合に
は、各ガスの分圧は通常はフッ素ガスは１〜３００ｍｍ
Ｈｇ、酸素ガスは１〜７５０ｍｍＨｇ、不活性ガスは９
〜７５８ｍｍＨｇで用いられるが、好ましくはそれぞれ
３〜５０ｍｍＨｇ、３０〜７１０ｍｍＨｇ、４５〜４５
０ｍｍＨｇで用いられる。
環を有する高分子化合物で親水化すべき表面が形成され
ている物品に、フッ素ガスを接触させるだけでよい。接
触条件は通常０〜５０℃、好ましくは０〜３０℃で、数
秒〜１時間、好ましくは数秒〜３０分間である。フッ素
ガスは単独で用いてもよく、また窒素、アルゴン、ヘリ
ウム等の不活性ガスや酸素との混合ガスとして用いても
よい。例えばフッ素ガスと空気との混合ガスを用いるこ
とができる。フッ素ガスを単独で用いるか混合ガスとし
て用いるかにかかわらず、フッ素ガス処理は常圧付近で
行うのが好ましいが、より低い圧力又はより高い圧力で
行うこともできる。その場合でも通常は数ｍｍＨｇ〜２
ｋｇ／ｃｍ2 の範囲で行うのが好ましい。例えばフッ素
−酸素−不活性ガスの混合ガスを常圧で用いる場合に
は、各ガスの分圧は通常はフッ素ガスは１〜３００ｍｍ
Ｈｇ、酸素ガスは１〜７５０ｍｍＨｇ、不活性ガスは９
〜７５８ｍｍＨｇで用いられるが、好ましくはそれぞれ
３〜５０ｍｍＨｇ、３０〜７１０ｍｍＨｇ、４５〜４５
０ｍｍＨｇで用いられる。
【０００８】フッ素ガス処理後はそのまま大気中に放置
してもよく、また水洗して乾燥してもよい。このフッ素
ガス処理によると、本来は疎水性である物品の表面を水
の接触角が４０度以下の親水性表面とすることができ、
所望ならば水の接触角が１０度、さらには６度というよ
うな著るしい親水性とすることもできる。
してもよく、また水洗して乾燥してもよい。このフッ素
ガス処理によると、本来は疎水性である物品の表面を水
の接触角が４０度以下の親水性表面とすることができ、
所望ならば水の接触角が１０度、さらには６度というよ
うな著るしい親水性とすることもできる。
【０００９】
【実施例】以下に実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。なお、以下の実施例において、水の接触角は、協
和界面科学社の接触角計ＣＡ−Ｄ型を用い、試料表面に
水滴をたらして表面との間の接触角を読みとることによ
り測定した。測定は２０℃で行った。
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。なお、以下の実施例において、水の接触角は、協
和界面科学社の接触角計ＣＡ−Ｄ型を用い、試料表面に
水滴をたらして表面との間の接触角を読みとることによ
り測定した。測定は２０℃で行った。
【００１０】実施例１ ポリエチレン板（８０×２５×６ｍｍ）の表面をエタノ
ール含浸布で清浄にしたのち、フェノール樹脂（群栄化
学社製品、ＰＧＡ−２４１７）をエタノールに溶解した
溶液（濃度１０重量％）に浸漬した。１分後に取出して
１００℃で乾燥し、フェノール樹脂を硬化させた。この
ものの水の接触角は６２度であった。これをフッ素ガス
処理用の容器に入れ、容器内を真空に排気してから、室
温のフッ素−酸素−窒素の混合ガスを導入して常圧とし
た。それぞれのガス分圧は、フッ素ガス２０ｍｍＨｇ、
酸素ガス６６０ｍｍＨｇ、窒素ガス８０ｍｍＨｇであ
る。１分間保持したのち排気し、試料を取出して大気中
に放置した。１時間後の水の接触角は２９度であった。
また、２４時間後の水の接触角は２０度であった。
ール含浸布で清浄にしたのち、フェノール樹脂（群栄化
学社製品、ＰＧＡ−２４１７）をエタノールに溶解した
溶液（濃度１０重量％）に浸漬した。１分後に取出して
１００℃で乾燥し、フェノール樹脂を硬化させた。この
ものの水の接触角は６２度であった。これをフッ素ガス
処理用の容器に入れ、容器内を真空に排気してから、室
温のフッ素−酸素−窒素の混合ガスを導入して常圧とし
た。それぞれのガス分圧は、フッ素ガス２０ｍｍＨｇ、
酸素ガス６６０ｍｍＨｇ、窒素ガス８０ｍｍＨｇであ
る。１分間保持したのち排気し、試料を取出して大気中
に放置した。１時間後の水の接触角は２９度であった。
また、２４時間後の水の接触角は２０度であった。
【００１１】実施例２ 実施例１で用いたのと同じポリエチレン板の表面をエタ
ノール含浸布で清浄にしたのち、ポリスチレン（分子量
４７万）をテトラヒドロフランに溶解した溶液（濃度１
０重量％）に浸漬した。１分後に取出し、１００℃で乾
燥した。このものの水の接触角は９０度であった。これ
を実施例１と全く同様にしてフッ素ガス処理したとこ
ろ、１時間放置後の水の接触角は２６度であり、２４時
間後の水の接触角は１４度であった。
ノール含浸布で清浄にしたのち、ポリスチレン（分子量
４７万）をテトラヒドロフランに溶解した溶液（濃度１
０重量％）に浸漬した。１分後に取出し、１００℃で乾
燥した。このものの水の接触角は９０度であった。これ
を実施例１と全く同様にしてフッ素ガス処理したとこ
ろ、１時間放置後の水の接触角は２６度であり、２４時
間後の水の接触角は１４度であった。
【００１２】比較例１ 実施例１で用いたのと同じポリエチレン板をポリエチレ
ングリコール（分子量３０００）をトルエンに溶解した
溶液（濃度１０重量％）に浸漬した。１分後に取出し、
１００℃で乾燥した。このものの水の接触角は８２度で
あった。これを実施例１と全く同様にしてフッ素ガス処
理したところ、１時間放置後の水の接触角は５６度であ
り、２４時間後の水の接触角は５８度であった。
ングリコール（分子量３０００）をトルエンに溶解した
溶液（濃度１０重量％）に浸漬した。１分後に取出し、
１００℃で乾燥した。このものの水の接触角は８２度で
あった。これを実施例１と全く同様にしてフッ素ガス処
理したところ、１時間放置後の水の接触角は５６度であ
り、２４時間後の水の接触角は５８度であった。
【００１３】比較例２ 実施例１で用いたのと同じポリエチレン板の表面をエタ
ノール含浸布で清浄にしてから水の接触角を測定したと
ころ９０度であった。これを実施例１と全く同様にして
フッ素ガス処理したところ、１時間放置後の水の接触角
は５３度であり、２４時間後の水の接触角は７２度であ
った。
ノール含浸布で清浄にしてから水の接触角を測定したと
ころ９０度であった。これを実施例１と全く同様にして
フッ素ガス処理したところ、１時間放置後の水の接触角
は５３度であり、２４時間後の水の接触角は７２度であ
った。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０８Ｌ 23:00 Ｃ０８Ｌ 23:00 (72)発明者 原内 秀教 香川県坂出市番の州町１番地 三菱化学株 式会社坂出事業所内 Ｆターム(参考） 4F006 AA12 AB16 AB33 AB72 BA10 DA04 EA01 4F100 AK03B AK04 AK12A AK33A AT00B BA02 EH46 EH462 EJ12A EJ82 EJ822 EJ86 EJ862 GB56 JB05 JB05A YY00A 4H020 AA01 AA03 AB02 5H026 BB04 EE18 EE19 HH03
Claims (5)
- 【請求項１】 表面の少なくとも一部が分子中に芳香族
環を有する高分子化合物で形成されており、かつこの高
分子化合物で形成されている表面の少なくとも一部の水
の接触角が４０度以下であることを特徴とする親水性表
面を有する物品。 - 【請求項２】 分子中に芳香族環を有する高分子化合物
以外のもので形成された基体上に、分子中に芳香族環を
有する高分子化合物層が形成されており、かつこの高分
子化合物層の少なくとも一部の水の接触角が４０度以下
であることを特徴とする親水性表面を有する物品。 - 【請求項３】 ポリオレフィンから成る基体上に、分子
中に芳香族環を有する高分子化合物の溶液を塗布して形
成された高分子化合物層を有しており、かつこの高分子
化合物層の少なくとも一部の水の接触角が４０度以下で
あることを特徴とする親水性表面を有する物品。 - 【請求項４】 分子中に芳香族環を有する高分子化合物
が、ポリスチレン又はフェノール樹脂であることを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載の親水性表面
を有する物品。 - 【請求項５】 水の接触角が４０度以下である表面がフ
ッ素ガス処理を経ていることを特徴とする請求項１ない
し４のいずれかに記載の親水性表面を有する物品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000111591A JP2001294692A (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 親水性表面を有する物品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000111591A JP2001294692A (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 親水性表面を有する物品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001294692A true JP2001294692A (ja) | 2001-10-23 |
Family
ID=18623896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000111591A Pending JP2001294692A (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 親水性表面を有する物品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001294692A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004029632A1 (ja) * | 2002-09-26 | 2004-04-08 | Arkray, Inc. | 分析用具の製造方法 |
| WO2006137346A1 (ja) * | 2005-06-21 | 2006-12-28 | Dainippon Ink And Chemicals, Inc. | 燃料電池用セパレータ、その製造方法及び燃料電池 |
| JP2014186906A (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-04-13 JP JP2000111591A patent/JP2001294692A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004029632A1 (ja) * | 2002-09-26 | 2004-04-08 | Arkray, Inc. | 分析用具の製造方法 |
| EP1548447A1 (en) * | 2002-09-26 | 2005-06-29 | ARKRAY, Inc. | Method of producing analytical tool |
| EP1548447A4 (en) * | 2002-09-26 | 2010-11-03 | Arkray Inc | METHOD FOR PRODUCING AN ANALYTICAL TOOL |
| US7842343B2 (en) | 2002-09-26 | 2010-11-30 | Arkray, Inc. | Method of producing analytical tool |
| WO2006137346A1 (ja) * | 2005-06-21 | 2006-12-28 | Dainippon Ink And Chemicals, Inc. | 燃料電池用セパレータ、その製造方法及び燃料電池 |
| US7960065B2 (en) | 2005-06-21 | 2011-06-14 | Dainippon Ink And Chemicals, Inc. | Separator for fuel cell, method for producing the same, and fuel cell |
| JP2014186906A (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及びその製造方法 |
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