JP2008068468A - Functional resin substrate and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面に加水分解可能な樹脂基板表面に加水分解可能なチタン化合物層を設けた、機能性樹脂基体およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a functional resin substrate provided with a hydrolyzable titanium compound layer on the surface of a hydrolyzable resin substrate and a method for producing the same.
従来、オレフィン系樹脂表面に例えば機能を持たすために、数々の手段が行われている。例えばポリプロピレン樹脂にシリコーン化合物を混合する方法や、ポリプロピレン樹脂にUVやコロナ放電を照射した後にシリコーンやフルオロアルキルアルキルシランを塗布する方法や、ポリプロピレン樹脂にUVやコロナ放電を照射した後にシリカ膜を設け、アルキルシランやフルオロアルキルシランを設ける方法などがある。(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、ポリプロピレン樹脂にシリコーン化合物を混合する方法では、樹脂の力学的強度が低下する課題があった。また、ポリプロピレン樹脂にUVやコロナ放電を照射した後にシリコーンやフルオロアルキルアルキルシランを塗布する方法では、樹脂表面が柔らかいためにと膜の耐久性、特に耐摩耗性に課題があった。 However, the method of mixing a silicone compound with a polypropylene resin has a problem that the mechanical strength of the resin is lowered. Further, in the method of applying silicone or fluoroalkylalkylsilane after irradiating UV or corona discharge to polypropylene resin, there is a problem in durability of the film, particularly abrasion resistance, because the resin surface is soft.
これを解決するため、樹脂にUVやコロナ放電を照射した後にシリカコートを設け、アルキルシランやフルオロアルキルシランを設ける方法では、樹脂とシリカコートの熱膨張の差が大きいため、シリカコートが熱破壊(密着強度低下)する課題があった。また、樹脂表面がきわめて安定なために、UVやコロナ放電を行ったとしても、表面を活性化できない場合や、仮に活性化できたとしても、時間をかけて樹脂の高分子鎖の熱運動により、活性化した表面が内部に潜み込んで、表面が再びもとに戻るため、この表面と膜の間の密着強度、安定性に課題があった。さらに樹脂成型品への適用例えば後加工が困難であった。 In order to solve this problem, the method of providing a silica coat after irradiating the resin with UV or corona discharge and providing alkylsilane or fluoroalkylsilane has a large thermal expansion difference between the resin and the silica coat. There was a problem of (adhesion strength reduction). In addition, since the resin surface is extremely stable, even if UV or corona discharge is performed, even if the surface cannot be activated or even if activated, it takes time to cause thermal movement of the polymer chain of the resin. Since the activated surface sunk inside and the surface returned to the original state again, there was a problem in the adhesion strength and stability between the surface and the film. Furthermore, application to a resin molded product, for example, post-processing was difficult.
本発明はこの課題を解決するものであり、表面に加水分解可能な樹脂層を有する樹脂基板表面上に、加水分解可能な樹脂層と化学結合し、加水分解可能なSiX4(Xは加水分解可能な官能基)層を設けた樹脂基体、さらにその上に加水分解可能なSiX4層と化学結合し、加水分解可能なTiY4もしくはRnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)層を設けたものである。 The present invention solves this problem. On the surface of a resin substrate having a hydrolyzable resin layer on the surface, the hydrolyzable SiX 4 (X is hydrolyzed) by chemically bonding to the hydrolyzable resin layer. TiY 4 or RnTiY 4-n (n is an integer of 1 to 3, where R is an integer of 1 to 3) chemically bonded to a hydrolyzable SiX 4 layer on the resin substrate provided with a functional group). Photodegradable functional group, Y is a hydrolyzable functional group) layer.
本発明によれば、加水分解可能なシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)層が、加水分解した(活性化した)樹脂分子と強固に化学結合することで、シラン化合物SiX4層を介して樹脂分子同士を固定化し樹脂表面を安定化させる。また、この層は分子レベルの超薄膜のため、熱膨張の差による破壊も起こらない。 According to the present invention, the hydrolyzable silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group) layer is chemically bonded to the hydrolyzed (activated) resin molecule, whereby the silane compound SiX 4 The resin molecules are fixed to each other through the layer to stabilize the resin surface. In addition, since this layer is an ultra-thin film at the molecular level, it does not break due to a difference in thermal expansion.
このため表面が極めて安定化した加水分解可能なシラン化合物SiX4層となる。さらに、この上にチタン化合物TiY4もしくはRnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)層を設けることも可能で、これらにより、耐久性の機能性樹脂基体を提供できる。また、金型を用いた樹脂成型にも適用できるので、適用範囲が広く、工業的な利用価値大である。 Therefore, the hydrolyzable silane compound SiX 4 layer having a very stabilized surface is obtained. Furthermore, a titanium compound TiY 4 or R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3, R is a photodegradable functional group, and Y is a hydrolyzable functional group) can be provided thereon. Thus, a durable functional resin substrate can be provided. Further, since it can be applied to resin molding using a mold, the application range is wide and the industrial utility value is large.
第1の発明は、表面に加水分解可能な樹脂層を有する樹脂基板表面上に、加水分解可能な樹脂層と化学結合し、加水分解可能なシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)層と、加水分解可能なSiX4層と化学結合する加水分解可能なチタン化合物TiY4(Yは加水分解可能な官能基)層を設けた樹脂基体である。 In the first invention, a hydrolyzable silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group) chemically bonded to a hydrolyzable resin layer on a resin substrate surface having a hydrolyzable resin layer on the surface. ) Layer and a hydrolyzable titanium compound TiY 4 (Y is a hydrolyzable functional group) layer chemically bonded to the hydrolyzable SiX 4 layer.
この構成によると加水分解可能なシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)層が、加水分解した(活性化した)樹脂分子と強固に化学結合することで、シラン化合物SiX4層を介して樹脂分子同士を固定化し樹脂表面を安定化させる。また、この層は分子レベルの超薄膜のため、熱膨張の差による破壊も起こらない。 According to this configuration, the hydrolyzable silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group) layer is chemically bonded to the hydrolyzed (activated) resin molecule, thereby forming the silane compound SiX 4 layer. The resin molecules are fixed to each other to stabilize the resin surface. In addition, since this layer is an ultra-thin film at the molecular level, it does not break due to a difference in thermal expansion.
このため、表面が極めて安定化した加水分解可能なチタン化合物TiX4層を有する基体となる。そして、この上に加水分解可能なシラン化合物SiY4層を設けているので、耐久性の優れた機能性樹脂基体を提供できる。具体的な機能として光照射により光触媒性を発現する。 Therefore, the surface is extremely stabilized hydrolyzable substrate with a titanium compound TiX 4 layers. And since the hydrolyzable silane compound SiY 4 layer is provided on this, the functional resin base | substrate excellent in durability can be provided. As a specific function, photocatalytic properties are exhibited by light irradiation.
第1の発明は、表面に加水分解可能な樹脂層を有する樹脂基板表面上に、加水分解可能な樹脂層と化学結合し、加水分解可能なシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)層と、加水分解可能なSiX4層と化学結合する加水分解可能でありかつ光分解可能なチタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)層を設けた樹脂基体である。 In the first invention, a hydrolyzable silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group) chemically bonded to a hydrolyzable resin layer on a resin substrate surface having a hydrolyzable resin layer on the surface. ) Layer and a hydrolyzable and photodegradable titanium compound R n TiY 4-n chemically bonded to the hydrolyzable SiX 4 layer (n is an integer of 1 to 3, R is a photodegradable functional group) , Y is a resin substrate provided with a hydrolyzable functional group) layer.
この構成によると、加水分解可能なシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)層が、加水分解した(活性化した)樹脂分子と強固に化学結合することで、シラン化合物SiX4層を介して樹脂分子同士を固定化し樹脂表面を安定化させる。また、この層は分子レベルの超薄膜のため、熱膨張の差による破壊も起こらない。このため表面が極めて安定化した加水分解可能なシラン化合物SiX4層となる。 According to this configuration, the hydrolyzable silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group) layer is chemically bonded to the hydrolyzed (activated) resin molecule, whereby the silane compound SiX 4 layer The resin molecules are fixed to each other to stabilize the resin surface. In addition, since this layer is an ultra-thin film at the molecular level, it does not break due to a difference in thermal expansion. Therefore, the hydrolyzable silane compound SiX 4 layer having a very stabilized surface is obtained.
そして、この上にシラン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数 Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)層を設けているので、耐久性の機能性樹脂基体を提供できる。具体的には撥水性や、光照射により光触媒性を発現する。 Then, this on the silane compound R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3 R photodegradable functional group, Y is a hydrolyzable functional group) since provided layer, durability of the function A functional resin substrate can be provided. Specifically, it exhibits water repellency and photocatalytic properties by light irradiation.
第3の発明は、特に第2の発明の加水分解可能なチタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)層が加水分解可能なRTiY3であることを特徴とする。 The third invention is particularly the hydrolyzable titanium compound R n TiY 4-n of the second invention (where n is an integer of 1 to 3, R is a photodegradable functional group, and Y is a hydrolyzable functional group. ) layer is characterized in that it is a hydrolyzable RTiY 3.
この構成にすると、チタン化合物が緻密に表面に固定化するため、撥水性が高まるとともに、光照射により、チタンが高分散に固定化された状態になるので活性の高い光触媒性を発現する。 With this configuration, since the titanium compound is densely immobilized on the surface, the water repellency is increased, and the titanium is fixed in a highly dispersed state by light irradiation, so that highly active photocatalytic properties are exhibited.
第4の発明は、特に第3の発明の加水分解可能なチタン化合物RTiY3(Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)層が単分子膜であることを特徴とする。チタン化合物が緻密かつ高分散に表面に配列するため、撥水性や光照射による光触媒活性をいっそう向上できる。また無色透明の超薄膜となり、樹脂の色感を維持できる。 The fourth invention is particularly characterized in that the hydrolyzable titanium compound RTiY 3 (R is a photodegradable functional group, Y is a hydrolyzable functional group) layer of the third invention is a monomolecular film. To do. Since the titanium compounds are densely and highly dispersed on the surface, the water repellency and photocatalytic activity by light irradiation can be further improved. Moreover, it becomes a colorless and transparent ultra-thin film, and can maintain the color of the resin.
第5の発明は、特に第1〜4の発明の加水分解可能な樹脂が熱硬化性樹脂であることを特徴とする。 The fifth invention is particularly characterized in that the hydrolyzable resin of the first to fourth inventions is a thermosetting resin.
この構成によって、樹脂表面の加水分解が容易になりので、化学結合したシラン化合物
SiX4層が形成可能である。
This configuration facilitates hydrolysis of the resin surface, so that a chemically bonded silane compound SiX 4 layer can be formed.
第6の発明は、特に第1〜4の発明の加水分解可能な樹脂の表面の鉛筆硬度がH以上であることを特徴とする。 The sixth invention is characterized in that the pencil hardness of the surface of the hydrolyzable resin of the first to fourth inventions is H or more.
この構成によって、シラン化合物SiX4層が結合する樹脂が硬い樹脂となるため、耐久性特に耐摩耗性が向上する。 With this configuration, since the resin to which the silane compound SiX 4 layer is bonded becomes a hard resin, durability, particularly wear resistance, is improved.
第7の発明は、特に第1〜4の発明の加水分解可能な樹脂がアクリル、シリコーン、およびこれらの共重合体、もしくはポリイミド、ポリアミド、およびこれらの共重合体であることを特徴とする。 The seventh invention is particularly characterized in that the hydrolyzable resin of the first to fourth inventions is acrylic, silicone, and a copolymer thereof, or polyimide, polyamide, and a copolymer thereof.
この構成によって、樹脂表面の加水分解が容易で、かつシラン化合物SiX4層が化学結合する樹脂が硬い樹脂となるため、耐久性特に耐摩耗性が大幅に向上する。 With this configuration, the resin surface is easily hydrolyzed, and the resin to which the silane compound SiX 4 layer is chemically bonded becomes a hard resin, so that durability, particularly wear resistance, is greatly improved.
第8の発明は、特に第1または2の発明の樹脂がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする。 The eighth invention is particularly characterized in that the resin of the first or second invention is a polyolefin resin.
この構成によって、従来の方法では、熱可塑性、特にポリオレフィン系樹脂の表面がきわめて安定のため、この表面とシロキサン結合を有する膜との密着性に課題があったが、これを解決できる。 With this configuration, the conventional method has a problem in the adhesiveness between the surface and the film having a siloxane bond because the surface of the thermoplastic resin, particularly the polyolefin resin, is extremely stable, which can be solved.
第9の発明は、樹脂基板表面に加水分解可能な樹脂層を設ける工程と、樹脂層表面を加水分解する工程と、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物TiY4(Rは炭化水素基、Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたTiY4層を加水分解する工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 The ninth invention includes a step of providing a hydrolyzable resin layer on the resin substrate surface, a step of hydrolyzing the resin layer surface, and a step of contacting at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group). And hydrolyzing the formed SiX 4 layer, contacting the hydrolyzed SiX 4 layer with at least a titanium compound TiY 4 (R is a hydrocarbon group, Y is a hydrolyzable functional group), and formation And a step of hydrolyzing the formed TiY 4 layer.
第10の発明は、樹脂基板表面に加水分解可能な樹脂層を設ける工程と、樹脂層表面を加水分解する工程と、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数 Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたRnTiY4−n層を加水分解する工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 The tenth invention is a step of providing a hydrolyzable resin layer on the resin substrate surface, a step of hydrolyzing the resin layer surface, and a step of contacting at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group). When the step of hydrolyzing SiX 4 layer formed, at least a titanium compound SiX 4-layer hydrolyzed R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3 R photodegradable functional group, Y It is a method for producing a resin substrate having a step of contacting a hydrolyzable functional group) and a step of hydrolyzing the formed R n TiY 4-n layer.
第11の発明は、樹脂基板表面に加水分解可能な樹脂層を設ける工程と、樹脂層表面を加水分解する工程と、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基 Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたRnTiY4−n層を加水分解する工程と、加水分解されたRnTiY4−n層を光分解する工程を有する樹脂基体の製造方法である。 The eleventh invention includes a step of providing a hydrolyzable resin layer on the resin substrate surface, a step of hydrolyzing the resin layer surface, and a step of contacting at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group). When the formed SiX 4 layers of hydrolyzing at least a titanium compound SiX 4-layer hydrolyzed R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3, R represents photolysis functional group Y A resin substrate having a step of contacting a hydrolyzable functional group), a step of hydrolyzing the formed R n TiY 4-n layer, and a step of photolyzing the hydrolyzed R n TiY 4-n layer It is a manufacturing method.
第12の発明は、加水分解可能な樹脂層片側表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂層表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物TiY4(Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたTiY4層を加水分解する工程と、このTiY4層が表面になるよう基板樹脂層を設ける工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 The twelfth invention includes a step of hydrolyzing one surface of the hydrolyzable resin layer, a step of bringing the hydrolyzed resin layer surface into contact with at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group), Hydrolyzing the formed SiX 4 layer, contacting the hydrolyzed SiX 4 layer with at least a titanium compound TiY 4 (Y is a hydrolyzable functional group), and hydrolyzing the formed TiY 4 layer And a step of providing a substrate resin layer so that the TiY 4 layer is on the surface.
第13の発明は、加水分解可能な樹脂層片側表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂層表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたRnTiY4−n層を加水分解する工程と、この加水分解されたRnTiY4−n層が表面になるよう基板樹脂層を設ける工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 The thirteenth invention includes a step of hydrolyzing the hydrolyzable resin layer one side surface, a step of bringing the hydrolyzed resin layer surface into contact with at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group), a step of hydrolyzing SiX 4 layer formed, hydrolyzed least titanium compound SiX 4-layer R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3, R represents photolysis functional groups, Y is hydro The step of contacting the functional group), the step of hydrolyzing the formed R n TiY 4-n layer, and the substrate resin layer so that the hydrolyzed R n TiY 4-n layer is on the surface. And a step of providing the resin substrate.
第14の発明は、加水分解可能な樹脂層片側表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂層表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数 Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたRnTiY4−n層を加水分解する工程と、加水分解されたRnTiY4−n層を光分解する工程と、この光分解されたRnTiY4−n層が表面になるよう基板樹脂層を設ける工程とを有する樹脂基体の製造方法を有する、樹脂基体の製造方法である。 The fourteenth invention includes a step of hydrolyzing one surface of the hydrolyzable resin layer, a step of bringing the hydrolyzed resin layer surface into contact with at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group), a step of hydrolyzing SiX 4 layer formed, hydrolyzed least titanium compound SiX 4 layers were R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3 R photodegradable functional group, Y is a hydrolyzable A possible functional group), a step of hydrolyzing the formed R n TiY 4-n layer, a step of photolyzing the hydrolyzed R n TiY 4-n layer, And a method of producing a resin substrate having a step of providing a substrate resin layer so that the R n TiY 4-n layer is on the surface.
これらの方法によって、加水分解可能な樹脂層やその上の各層が共有結合を介していっそう強固に密着し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性の優れた機能性樹脂基体を簡単に製造できる。具体的には撥水性や、光照射により光触媒性を発現する基体を製造できる。 By these methods, the hydrolyzable resin layer and each layer on the hydrolyzable resin layer are more firmly adhered via a covalent bond, and the hydrolyzable resin layer and the resin are excellent in adhesion because the difference in thermal expansion is small. Therefore, a functional resin substrate having excellent durability can be easily manufactured. Specifically, a substrate that exhibits water repellency and photocatalytic properties by light irradiation can be produced.
第15の発明は、金型面に加水分解可能な樹脂層を形成する工程と、樹脂を供給してモールド成型を行う工程と、加水分解可能な樹脂層表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂層表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物TiY4(Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたTiY4層を加水分解する工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 A fifteenth aspect of the invention includes a step of forming a hydrolyzable resin layer on the mold surface, a step of supplying a resin to perform molding, a step of hydrolyzing the surface of the hydrolyzable resin layer, and hydrolysis. the resin layer surface, and contacting at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group), and hydrolyzing the SiX 4 layer formed, at least a titanium compound SiX 4-layer hydrolyzed This is a method for producing a resin substrate having a step of contacting TiY 4 (Y is a hydrolyzable functional group) and a step of hydrolyzing the formed TiY 4 layer.
第16の発明は、金型面に加水分解可能な樹脂層を形成する工程と、樹脂を供給してモールド成型を行う工程と、加水分解可能な樹脂層表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂層表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたRnTiY4−n層を加水分解する工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 The sixteenth invention includes a step of forming a hydrolyzable resin layer on the mold surface, a step of supplying a resin to perform molding, a step of hydrolyzing the surface of the hydrolyzable resin layer, and hydrolysis. the resin layer surface, and contacting at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group), and hydrolyzing the SiX 4 layer formed, at least a titanium compound SiX 4-layer hydrolyzed A step of contacting R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3, R is a photodegradable functional group, Y is a hydrolyzable functional group), and the formed R n TiY 4-n layer And a step of hydrolyzing the resin substrate.
第17の発明は、金型面に加水分解可能な樹脂層を形成する工程と、樹脂を供給してモールド成型を行う工程と、加水分解可能な樹脂層表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂層表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたRnTiY4−n層を加水分解する工程と、加水分解されたRnTiY4−n層を光分解する工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 The seventeenth invention includes a step of forming a hydrolyzable resin layer on the mold surface, a step of supplying a resin for molding, a step of hydrolyzing the surface of the hydrolyzable resin layer, and hydrolysis. the resin layer surface, and contacting at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group), and hydrolyzing the SiX 4 layer formed, at least a titanium compound SiX 4-layer hydrolyzed A step of contacting R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3, R is a photodegradable functional group, Y is a hydrolyzable functional group), and the formed R n TiY 4-n layer and hydrolyzing a hydrolyzed R n TiY 4-n layer manufacturing method of the resin substrate having the optical decomposing step a.
これらの方法によって、加水分解可能な樹脂層やその上の各層が共有結合を介していっそう強固に密着し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性に優れた機能性表面を有する樹脂成型品を製造できる。具体的には
撥水性や、光照射により光触媒性を発現する表面を有する樹脂成形品を製造できる。
By these methods, the hydrolyzable resin layer and each layer on the hydrolyzable resin layer are more firmly adhered via a covalent bond, and the hydrolyzable resin layer and the resin are excellent in adhesion because the difference in thermal expansion is small. Therefore, a resin molded product having a functional surface with excellent durability can be manufactured. Specifically, a resin molded product having a surface that exhibits water repellency and photocatalytic properties by light irradiation can be produced.
第18の発明は、金型面に加水分解可能な樹脂フィルムを装着する工程と、樹脂を供給してフィルムインモールド成型を行う工程と、成型した樹脂の加水分解可能な樹脂層表面の加水分解を行う工程と、加水分解した樹脂層表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物TiY4(Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたTiY4層を加水分解する工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 The eighteenth invention includes a step of mounting a hydrolyzable resin film on the mold surface, a step of supplying a resin and performing film in-mold molding, and hydrolysis of the resin layer surface of the molded resin hydrolyzable A step of bringing the hydrolyzed resin layer surface into contact with at least a silane compound SiX 4 (where X is a hydrolyzable functional group), a step of hydrolyzing the formed SiX 4 layer, and hydrolysis at least a titanium compound TiY 4 to SiX 4-layer (Y is a hydrolyzable functional group) is a step and, formed TiY method for producing a resin substrate having a step of hydrolyzing 4-layer in contact with the.
第19の発明は、金型面に加水分解可能な樹脂フィルムを装着する工程と、樹脂を供給してフィルムインモールド成型を行う工程と、成型した樹脂の加水分解可能な樹脂層表面の加水分解を行う工程と加水分解した樹脂層表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたRnTiY4−n層を加水分解する工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 The nineteenth invention includes a step of mounting a hydrolyzable resin film on the mold surface, a step of supplying a resin for film in-mold molding, and a hydrolysis of the hydrolyzable resin layer surface of the molded resin. A step of contacting the hydrolyzed resin layer surface with at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group), a step of hydrolyzing the formed SiX 4 layer, and a hydrolyzed SiX A step of contacting at least the titanium compound R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3, R is a photodegradable functional group, and Y is a hydrolyzable functional group) in four layers, and the formed R n And a step of hydrolyzing the TiY 4-n layer.
第20の発明は、金型面に加水分解可能な樹脂フィルムを装着する工程と、樹脂を供給してフィルムインモールド成型を行う工程と、成型した樹脂の加水分解可能な樹脂層表面の加水分解を行う工程と加水分解した樹脂層表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくともチタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、形成されたRnTiY4−n層を加水分解する工程と、加水分解されたRnTiY4−n層を光分解する工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 The twentieth invention includes a step of mounting a hydrolyzable resin film on the mold surface, a step of supplying a resin and performing film in-mold molding, and hydrolysis of the hydrolyzable resin layer surface of the molded resin A step of contacting the hydrolyzed resin layer surface with at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group), a step of hydrolyzing the formed SiX 4 layer, and a hydrolyzed SiX A step of contacting at least the titanium compound R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3, R is a photodegradable functional group, and Y is a hydrolyzable functional group) in four layers, and the formed R n and TiY 4-n layer hydrolyzing step is hydrolyzed R n TiY 4-n layer manufacturing method of the resin substrate having the optical decomposing step a.
これらによって、金型内のみで、耐久性の優れたシロキサン結合を有する機能性表面を有する樹脂成型品を簡単に製造できる。具体的には撥水性や、光照射により光触媒性を発現する基体を製造できる。 Thus, a resin molded product having a functional surface having a highly durable siloxane bond can be easily produced only in the mold. Specifically, a substrate that exhibits water repellency and photocatalytic properties by light irradiation can be produced.
第21の発明は、加水分解可能な樹脂フィルム片側表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂フィルム片側表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくとも化合物チタン化合物TiY4(Yは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたTiY4層を加水分解する工程と、金型面に加水分解されたTiY4−n層が表面になるよう樹脂フィルムを装着する工程と、樹脂を供給してフィルムインモールド成型を行う工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 The twenty-first invention includes a step of hydrolyzing the hydrolyzable resin film one side surface, and a step of bringing at least the silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group) into contact with the hydrolyzed resin film one side surface; The step of hydrolyzing the formed SiX 4 layer, the step of bringing the hydrolyzed SiX 4 layer into contact with at least the compound titanium compound TiY 4 (Y is a hydrolyzable functional group), and the formed TiY 4 layer A resin substrate comprising: a step of hydrolyzing, a step of attaching a resin film so that the hydrolyzed TiY 4-n layer is on the surface of the mold, and a step of supplying a resin and performing film-in-mold molding It is a manufacturing method.
第22の発明は、加水分解可能な樹脂フィルム片側表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂フィルム片側表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解したSiX4層に少なくとも化合物チタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)を接触する工程と、金型面に加水分解されたRnTiY4−nが表面になるよう樹脂フィルムを装着する工程と、樹脂を供給してフィルムインモールド成型を行う工程とを有する樹脂基体の製造方法である。 The twenty-second invention includes a step of hydrolyzing the hydrolyzable resin film one side surface, and a step of bringing at least the silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group) into contact with the hydrolyzed resin film one side surface; a step of hydrolyzing SiX 4 layer formed, hydrolyzed least compound titanium compound SiX 4-layer R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3, R represents photolysis functional group, Y is a step of contacting a hydrolysable functional group), a step of hydrolyzed R n TiY 4-n wears the resin film so that the surface on the mold surface, the film in-mold molding by supplying the resin A process for producing a resin substrate.
第23の発明は、加水分解可能な樹脂フィルム片側表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂フィルム片側表面に、少なくともシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)を接触させる工程と、形成されたSiX4層を加水分解する工程と、加水分解し
たSiX4層に少なくとも化合物チタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数、RnTiY4−n層を光分解する工程と、金型面に光分解されたRnTiY4−nが表面になるよう樹脂フィルムを装着する工程と、樹脂を供給してフィルムインモールド成型を行う工程とを有する樹脂基体の製造方法である。
The twenty-third invention includes a step of hydrolyzing the hydrolyzable resin film one side surface, and a step of bringing at least the silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group) into contact with the hydrolyzed resin film one side surface; , and the formed SiX 4 layers of hydrolyzing at least compound titanium compound R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3 to SiX 4-layer hydrolyzed, photolysis R n TiY 4-n layer Manufacturing a resin substrate having a step of attaching a resin film so that R n TiY 4- n photodissolved on the mold surface becomes a surface, and a step of supplying a resin and performing film-in-mold molding Is the method.
これらの方法によって、例えばロールコータを用いてロールツーロールで耐久性の優れたシロキサン結合を有する機能性を有する樹脂フィルムが簡単に作製できる上、そのフィルムを使って単にフィルムインモールド成型を行うので、非常に簡便である。かつ量産的に耐久性の優れた機能性表面を有する樹脂成型品を簡単に製造できる。具体的には撥水性や、光照射により光触媒性を発現する基体を製造できる。 By these methods, for example, a roll coater can be used to easily produce a functional resin film having a siloxane bond with excellent durability by roll-to-roll, and the film is simply used for film-in-mold molding. It is very convenient. In addition, it is possible to easily manufacture a resin molded product having a functional surface with excellent durability in mass production. Specifically, a substrate that exhibits water repellency and photocatalytic properties by light irradiation can be produced.
第24の発明は、特に第9〜23いずれか一つの発明において、加水分解可能な樹脂層の表面の加水分解を行う工程が少なくともUV照射もしくはコロナ放線照射であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。 According to a twenty-fourth aspect of the invention, in any one of the ninth to twenty-third aspects, the step of hydrolyzing the surface of the hydrolyzable resin layer is at least UV irradiation or corona ray irradiation. It is a manufacturing method.
この方法によると、加水分解可能な樹脂層表面のみにUV照射もしくはコロナ放線照射できるので、樹脂の他の部分に影響を及ぼすことなく、加水分解可能な樹脂層表面を加水分解できる。 According to this method, only the surface of the hydrolyzable resin layer can be irradiated with UV or corona rays, so that the hydrolyzable resin layer surface can be hydrolyzed without affecting other parts of the resin.
第25の発明は、特に第9〜23いずれか一つの発明において、加水分解可能な樹脂層の表面の加水分解を行う工程が金型面と加水分解可能な樹脂層間での少なくともオゾンもしくは酸素プラズマの接触であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。 In a twenty-fifth aspect of the invention, in particular, in any one of the ninth to twenty-third aspects, the step of hydrolyzing the surface of the hydrolyzable resin layer includes at least ozone or oxygen plasma between the mold surface and the hydrolyzable resin layer. It is a manufacturing method of the resin base | substrate characterized by these contact.
この方法によると、成型する形状に関係なく加水分解可能な樹脂層表面のみにオゾンもしくは酸素プラズマを接触できるので、樹脂の他の部分に影響を及ぼすことなく、加水分解可能な樹脂層表面を加水分解できる。 According to this method, ozone or oxygen plasma can be brought into contact with only the surface of the hydrolyzable resin layer regardless of the shape to be molded, so that the hydrolyzable resin layer surface is hydrolyzed without affecting other parts of the resin. Can be disassembled.
第26の発明は、特に第15〜20いずれか一つの発明において、加水分解可能な樹脂層の表面の加水分解を行う工程が金型面と加水分解可能な樹脂層間であり、少なくともオゾンもしくは酸素プラズマの接触であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。 In a twenty-sixth aspect of the invention, in particular, in any one of the fifteenth to twentieth aspects, the step of hydrolyzing the surface of the hydrolyzable resin layer is between the mold surface and the hydrolyzable resin layer, and at least ozone or oxygen A method for producing a resin substrate, characterized by being in contact with plasma.
この方法によると、樹脂成型工程の金型内部で、加水分解可能な樹脂層表面を加水分解できるので、より簡単に本発明の樹脂基体を製造できる。 According to this method, since the surface of the hydrolyzable resin layer can be hydrolyzed inside the mold in the resin molding step, the resin substrate of the present invention can be produced more easily.
第27の発明は、特に第24〜26いずれか一つの発明において、加水分解可能な樹脂層の表面の加水分解を行う雰囲気が湿度10%以上であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。 A twenty-seventh aspect of the invention is a method for producing a resin substrate according to any one of the twenty-fourth to twenty-sixth aspects, characterized in that the atmosphere for hydrolyzing the surface of the hydrolyzable resin layer is 10% or more of humidity. is there.
この方法によると、この方法によると、上記UV照射、コロナ放電照射、オゾンもしくは酸素プラズマ接触による加水分解可能な樹脂層の加水分解を加速できる。 According to this method, according to this method, hydrolysis of the hydrolyzable resin layer by the UV irradiation, corona discharge irradiation, ozone or oxygen plasma contact can be accelerated.
第28の発明は、特に第9〜23いずれか一つの発明において、加水分解可能な官能基XもしくはYがハロゲン基、アルコキシ基、イソシアネート基であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。 A twenty-eighth aspect of the invention is a method for producing a resin substrate, in particular, in any one of the ninth to twenty-third aspects, wherein the hydrolyzable functional group X or Y is a halogen group, an alkoxy group or an isocyanate group. .
この方法によると、加水分解可能な樹脂層とシラン化合物もしくはチタン化合物を有する膜が強固に共有結合し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性の優れた樹脂基体を製造できる。 According to this method, a hydrolyzable resin layer and a film having a silane compound or a titanium compound are strongly covalently bonded, and the hydrolyzable resin layer and the resin are excellent in adhesion because the difference in thermal expansion is small. A resin substrate with excellent durability can be produced.
第29の発明は、特に第28の発明において、ハロゲン化クロロ基であることを特徴と
する樹脂基体の製造方法である。
According to a twenty-ninth aspect of the invention, in particular, in the twenty-eighth aspect of the invention, there is provided a method for producing a resin substrate, which is a chloro halide group.
この方法によると、クロロシランもしくはクロロチタンの反応性が高いので、加水分解可能な樹脂層とシラン化合物もしくはチタン化合物を有する膜がいっそう強固にかつすばやく共有結合できるので、耐久性かつ量産性に優れたシロキサン結合を有する膜が設けられた樹脂基体を製造できる。 According to this method, since the reactivity of chlorosilane or chlorotitanium is high, the hydrolyzable resin layer and the film having a silane compound or titanium compound can be more strongly and quickly covalently bonded, so that the durability and mass productivity are excellent. A resin substrate provided with a film having a siloxane bond can be produced.
第30の発明は、特に第9〜23いずれか一つの発明において、シラン化合物もしくはチタン化合物を接触させる工程が湿度35%以下の無水雰囲気であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。 A thirtieth aspect of the invention is a method for producing a resin substrate according to any one of the ninth to twenty-third aspects, wherein the step of contacting the silane compound or the titanium compound is an anhydrous atmosphere having a humidity of 35% or less.
この方法によると、シラン化合物もしくはチタン化合物を空気中の水蒸気と反応させることなく、加水分解可能な樹脂層とシラン化合物もしくはチタン化合物を有する膜が強固に共有結合できるので、耐久性に優れたシロキサン結合を有する膜が設けられた樹脂基体を製造できる。 According to this method, since the hydrolyzable resin layer and the film having the silane compound or titanium compound can be strongly covalently bonded without reacting the silane compound or titanium compound with water vapor in the air, the siloxane has excellent durability. A resin substrate provided with a film having bonds can be manufactured.
第31の発明は、特に第9〜23いずれか一つの発明において、シラン化合物もしくはチタン化合物を接触させる工程がシラン化合物の溶液の接触であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。 A thirty-first invention is a method for producing a resin substrate according to any one of the ninth to twenty-third inventions, characterized in that the step of bringing the silane compound or titanium compound into contact is contact with a solution of the silane compound.
この方法によると、成型する形状に関係なく加水分解した樹脂層表面にシラン化合物もしくはチタン化合物を有する膜を形成できる。 According to this method, a film having a silane compound or a titanium compound can be formed on the surface of the hydrolyzed resin layer regardless of the shape to be molded.
第32の発明は、特に第9〜23いずれか一つの発明において、シラン化合物もしくはチタン化合物を接触させる工程が金型面と加水分解可能な樹脂層間での少なくともシラン化合物の蒸気の接触であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。 According to a thirty-second invention, in particular, in any one of the ninth to twenty-third inventions, the step of bringing the silane compound or the titanium compound into contact is at least contact of the vapor of the silane compound between the mold surface and the hydrolyzable resin layer. A method for producing a resin substrate characterized by the following.
この方法によると、成型する形状に関係なく加水分解した樹脂層表面のみにシラン化合物もしくはチタン化合物を有する膜を形成でき、樹脂の他の部分に影響を及ぼすことがない。 According to this method, a film having a silane compound or a titanium compound can be formed only on the surface of the hydrolyzed resin layer regardless of the shape to be molded, and other parts of the resin are not affected.
第33の発明は、特に第11、14、17、20の発明において、加水分解されたRnTiY4−n層を光分解する工程が、300nm以下のUV光の照射であることを特徴とする樹脂気体の製造方法である。 The thirty-third invention is characterized in that, in the eleventh, fourteenth, seventeenth and twentieth inventions, the step of photolyzing the hydrolyzed R n TiY 4-n layer is irradiation with UV light of 300 nm or less. It is the manufacturing method of the resin gas to do.
この方法によると、チタン化合物が固定化した状態で、官能基Rの光分解とチタン化合物の光触媒作用の両方により、高効率でチタンが高分散に固定化されるので、高活性な光触媒作用を有する樹脂基体が製造できる。 According to this method, in a state where the titanium compound is immobilized, titanium is immobilized with high efficiency and high dispersion by both photolysis of the functional group R and the photocatalytic action of the titanium compound. A resin substrate having the same can be manufactured.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1において、金型面1にアクリル樹脂溶液を塗布、乾燥してアクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル)2を50μmを形成して、ポリプロピレン樹脂3を供給し、その後、モールド成型を行い、表面にアクリル樹脂層を有するポリプロピレン樹脂基板4を製造する。
(Embodiment 1)
In FIG. 1, an acrylic resin solution is applied to a mold surface 1 and dried to form 50 μm of an acrylic resin (polymethyl methacrylate) 2, and a polypropylene resin 3 is supplied. Thereafter, molding is performed on the surface. A polypropylene resin substrate 4 having an acrylic resin layer is manufactured.
この樹脂基板4表面に、172nmの波長を有するエキシマUV光5を照射することで雰囲気中の水蒸気により表面が加水分解され、水酸基が形成された樹脂基板6が製造され
る。
By irradiating the surface of the resin substrate 4 with excimer UV light 5 having a wavelength of 172 nm, the surface is hydrolyzed by water vapor in the atmosphere, and the resin substrate 6 in which a hydroxyl group is formed is manufactured.
窒素雰囲気(無水)下でこの樹脂基板6にテトラクロロシラン7を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、樹脂表面の水酸基とクロロシリル基が脱塩酸反応をおこして、シロキサン結合を介して樹脂とテトラクロロシランが化学結合し、さらにこのテトラクロロシランを介して樹脂同士が固定化する。 Under a nitrogen atmosphere (anhydrous), the resin substrate 6 is immersed in a fluorolinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorosilane 7 and dried in a normal atmosphere, whereby hydroxyl groups and chlorosilyl groups on the resin surface undergo a dehydrochlorination reaction. The resin and tetrachlorosilane are chemically bonded through a siloxane bond, and the resins are fixed through the tetrachlorosilane.
その結果、樹脂表面に強固に固定化したテトラクロロシランの加水分解層が形成された樹脂基板8が製造される。 As a result, the resin substrate 8 on which the hydrolyzed layer of tetrachlorosilane firmly fixed on the resin surface is formed is manufactured.
この樹脂基板8にテトラクロロチタン9を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、テトラクロロシラン加水分解層の水酸基とテトラクロロクロロチタンのクロロ基が脱塩酸反応をおこして、共有結合を介してテトラクロロチタンがテトラクロロシラン加水分解層と固定化され、耐久性に優れた光触媒能を有する機能性樹脂基体10が作製される。 The hydroxyl group of the tetrachlorosilane hydrolysis layer and the chloro group of tetrachlorochlorotitanium undergo a dehydrochlorination reaction by immersing in a fluorolinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorotitanium 9 on the resin substrate 8 and drying in a normal atmosphere. As a result, tetrachlorotitanium is immobilized on the tetrachlorosilane hydrolyzed layer via a covalent bond, and the functional resin substrate 10 having photocatalytic ability having excellent durability is produced.
(実施の形態2)
図2おいて、金型面11にアクリル樹脂溶液を塗布、乾燥してアクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル)12を50μmを形成して、ポリプロピレン樹脂13を供給し、その後モールド成型を行い、表面にアクリル樹脂層を有するポリプロピレン樹脂基板14を製造する。
(Embodiment 2)
In FIG. 2, an acrylic resin solution is applied to the mold surface 11 and dried to form 50 μm of an acrylic resin (polymethyl methacrylate) 12, and a polypropylene resin 13 is supplied. Thereafter, molding is performed on the surface. A polypropylene resin substrate 14 having an acrylic resin layer is manufactured.
この樹脂基板14表面に、172nmの波長を有するエキシマUV光15を照射することで雰囲気中の水蒸気により表面が加水分解され、水酸基が形成された樹脂基板16が製造される。 By irradiating the surface of this resin substrate 14 with excimer UV light 15 having a wavelength of 172 nm, the surface is hydrolyzed by water vapor in the atmosphere to produce a resin substrate 16 in which hydroxyl groups are formed.
窒素雰囲気(無水)下でこの樹脂基板16にテトラクロロシラン17を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、樹脂表面の水酸基とクロロシリル基が脱塩酸反応をおこして、シロキサン結合を介して樹脂とテトラクロロシランが化学結合し、さらにこのテトラクロロシランを介して樹脂同士が固定化する。 Under a nitrogen atmosphere (anhydrous), the resin substrate 16 is immersed in a fluorolinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorosilane 17 and dried in a normal atmosphere, so that hydroxyl groups and chlorosilyl groups on the resin surface undergo a dehydrochlorination reaction. The resin and tetrachlorosilane are chemically bonded through a siloxane bond, and the resins are fixed through the tetrachlorosilane.
その結果、樹脂表面に強固に固定化したテトラクロロシランの加水分解層が形成された樹脂基板18が製造される。 As a result, a resin substrate 18 having a tetrachlorosilane hydrolyzed layer firmly fixed on the resin surface is manufactured.
この樹脂基板18にデシルトリクロロチタン19を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、テトラクロロシラン加水分解層の水酸基とデシルトリクロロチタンのクロロ基が脱塩酸反応をおこして、共有結合を介してデシルトリクロロチタンがテトラクロロシラン加水分解層と固定化され、耐久性に優れた撥水性を有する機能性樹脂基体20作製される。 The resin substrate 18 is immersed in a fluorinate (manufactured by 3M) solution containing decyltrichlorotitanium 19 and dried in a normal atmosphere, whereby the hydroxyl group of the tetrachlorosilane hydrolyzed layer and the chloro group of decyltrichlorotitanium undergo a dehydrochlorination reaction. Thus, decyltrichlorotitanium is immobilized on the tetrachlorosilane hydrolyzed layer via a covalent bond, and the functional resin substrate 20 having excellent durability and water repellency is produced.
さらにこの機能性樹脂基体にUV照射21することにより、固定化されたデシルトリクロロチタンの光触媒作用により、デシル基が光分解をおこし、耐久性に優れた光触媒能を有する機能性樹脂基体22が作製される。 Further, by irradiating the functional resin substrate 21 with UV, the decyl group undergoes photodegradation by the photocatalytic action of the immobilized decyltrichlorotitanium, thereby producing a functional resin substrate 22 having a photocatalytic ability having excellent durability. Is done.
なおシラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)とチタン化合物TiY4、RnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)の加水分解可能な官能基X、Yとしてはクロロシリル基を始めとするハロゲン化シリル基、アルコキシシリル基、イソシアネートシリル基が有効であるが、クロロシリル基は加水分解可能な樹脂層表面にある水酸基等との反応性の高く、特に本実施の形態の場合、高温で熱処理が困難な樹脂基板であることを考慮すると特に有効である。 Silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group) and titanium compound TiY 4 , R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3, R is a photodegradable functional group, Y is hydrolyzable) As the functional groups X and Y that can be hydrolyzed, halogenated silyl groups such as chlorosilyl groups, alkoxysilyl groups, and isocyanatesilyl groups are effective, but chlorosilyl groups are hydrolyzable resin layer surfaces. In particular, in the case of this embodiment, it is particularly effective in view of the fact that the resin substrate is difficult to be heat-treated at high temperature.
また、シロキサン結合を介することにより、従来の共有結合を介したもの(例えば、スルフィド結合−S−)よりも、より強固に基板に結合するので、耐熱性、耐水性、耐電気特性等が優れる。撥水性を付与するRとしては、アルキル基が良く、さらに撥油性を付与し、防汚性を高める場合には、フルオロアルキル基が優れている。 In addition, by using a siloxane bond, the resin bonds more firmly to the substrate than a conventional covalent bond (for example, sulfide bond -S-), so that the heat resistance, water resistance, electric resistance, etc. are excellent. . As R for imparting water repellency, an alkyl group is preferable, and in the case of imparting oil repellency and enhancing antifouling property, a fluoroalkyl group is excellent.
さらにこれらの官能基は固定化される化合物の割合(被覆率)を高めるためにも、直鎖状のものや、n=1の構造のものがよい。 Furthermore, these functional groups are preferably linear or n = 1 in order to increase the ratio (coverage) of the compound to be immobilized.
この結果、RnTiY4−n(nは1〜3の整数 Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)は単分子膜になり、CH3基等が表面に露出し、さらに撥水性が高まる。さらにこれにUVを照射しRを加水分解することで、チタンが高分散化されているため、より光触媒活性が高まる。 As a result, R n TiY 4-n (where n is an integer of 1 to 3 R is a photodegradable functional group, Y is a hydrolyzable functional group) becomes a monomolecular film, and CH 3 groups and the like are exposed on the surface. In addition, the water repellency is further increased. Furthermore, since this is irradiated with UV to hydrolyze R, titanium is highly dispersed, so that the photocatalytic activity is further increased.
以上のことから、本実施の形態に供される化合物の具体例として、シラン化合物SiX4(Xは加水分解可能な官能基)場合は、以下のものが例示できる。 From the above, as a specific example of the compound used in the present embodiment, in the case of the silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group), the following can be exemplified.
(1)SiCl4
(2)Si(OC2H5)4
(3)Si(NCO)4
なお、一般式、X3SiO−(SiX2O)m−X(ただし、nは1以上の自然数、m、1は自然数、kは0もしくは1でXはハロゲン基、アルコキシ基、イソシアネート基)に対応する以下の化合物も適用可能である。
(1) SiCl 4
(2) Si (OC 2 H 5 ) 4
(3) Si (NCO) 4
In general formula, X 3 SiO- (SiX 2 O ) m -X ( where, n is a natural number of 1 or more, m, 1 is a natural number, k is X is 0 or 1 halogen group, an alkoxy group, isocyanate group) The following compounds corresponding to are also applicable.
(4)SiCl3−O−SiCl3
(5)SiCl3−O−SiCl2−O−SiCl3
(6)Si(OCH3)3−O−Si(OCH3)3
(7)Si(OC2H5)3−O−Si(OCH3)3
(8)Si(OC2H5)3−O−Si(OC2H5)3
(9)Si(NCO)3−O−Si(NCO)3
また、チタン化合物TiY4(Yは加水分解可能な官能基)場合は、以下のものが例示できる。
(4) SiCl 3 —O—SiCl 3
(5) SiCl 3 -O-SiCl 2 -O-SiCl 3
(6) Si (OCH 3 ) 3 —O—Si (OCH 3 ) 3
(7) Si (OC 2 H 5 ) 3 —O—Si (OCH 3 ) 3
(8) Si (OC 2 H 5) 3 -O-Si (OC 2 H 5) 3
(9) Si (NCO) 3 —O—Si (NCO) 3
In the case of the titanium compound TiY 4 (Y is a hydrolyzable functional group), the following can be exemplified.
(10)TiCl4
(11)Ti(OC2H5)4
(12)Ti(NCO)4
なお、一般式、Y3TiO−(TiX2O)m−X(ただし、nは1以上の自然数、m、1は自然数、kは0もしくは1でXはハロゲン基、アルコキシ基、イソシアネート基)に対応する以下の化合物も適用可能である。
(10) TiCl 4
(11) Ti (OC 2 H 5 ) 4
(12) Ti (NCO) 4
The general formula Y 3 TiO— (TiX 2 O) m —X (where n is a natural number of 1 or more, m, 1 is a natural number, k is 0 or 1, and X is a halogen group, an alkoxy group, or an isocyanate group) The following compounds corresponding to are also applicable.
(13)TiCl3−O−TiCl3
(14)TiCl3−O−TiCl2−O−TiCl3
(15)Ti(OCH3)3−O−Ti(OCH3)3
(16)Ti(OC2H5)3−O−Ti(OCH3)3
(17)Ti(OC2H5)3−O−Ti(OC2H5)3
(18)Ti(NCO)3−O−Ti(NCO)3
撥水を付与するチタン化合物RnTiY4−n(nは1〜3の整数、Rは光分解可能な官能基、Yは加水分解可能な官能基)場合は、以下のものが例示できる。
(13) TiCl 3 —O—TiCl 3
(14) TiCl 3 —O—TiCl 2 —O—TiCl 3
(15) Ti (OCH 3 ) 3 —O—Ti (OCH 3 ) 3
(16) Ti (OC 2 H 5 ) 3 —O—Ti (OCH 3 ) 3
(17) Ti (OC 2 H 5 ) 3 —O—Ti (OC 2 H 5 ) 3
(18) Ti (NCO) 3 —O—Ti (NCO) 3
In the case of a titanium compound R n TiY 4-n that imparts water repellency (where n is an integer of 1 to 3, R is a photodegradable functional group, and Y is a hydrolyzable functional group), the following can be exemplified.
(19)CH3−(CH2)rTiZpCl3−p
(20)CH3(CH2)sO(CH2)tTiZqCl3−q
(21)CH3(CH2)u−Si(CH3)2(CH2)v−TiZqCl3−q
(22)CF3COO(CH2)wTiZqCl3−q
ただし、pは1〜3の整数、qは0〜2の整数、rは1〜25の整数、sは0〜12の整数、tは1〜20の整数、uは0〜12の整数、vは1〜20の整数、wは1〜25の整数を示す。また、Zは、水素、アルキル基、アルコキシル基、含フッ素アルキル基または含フッ素アルコキシ基である。
(19) CH 3 - (CH 2) r TiZ p Cl 3-p
(20) CH 3 (CH 2 ) s O (CH 2) t TiZ q Cl 3-q
(21) CH 3 (CH 2 ) u -Si (CH 3) 2 (CH 2) v -TiZ q Cl 3-q
(22) CF 3 COO (CH 2) w TiZ q Cl 3-q
However, p is an integer of 1-3, q is an integer of 0-2, r is an integer of 1-25, s is an integer of 0-12, t is an integer of 1-20, u is an integer of 0-12, v represents an integer of 1 to 20, and w represents an integer of 1 to 25. Z is hydrogen, an alkyl group, an alkoxyl group, a fluorine-containing alkyl group or a fluorine-containing alkoxy group.
さらに、具体的なチタン系化合物として下記に示す(23)−(32)が挙げられる。 Further, specific titanium compounds include (23)-(32) shown below.
(23)CH3(CH2)9TiCl3
(24)CH3CH2O(CH2)15TiCl3
(25)CH3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15TiCl3
(26)CH3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9TiCl3
(27)CH3COO(CH2)15TiCl3
(28)CF3(CF2)7−(CH2)2−TiCl3
(29)CF3(CF2)5−(CH2)2−TiCl3
(30)CF3(CF2)7−C6H4−TiCl3
(31)(CF3)2−TiCl2
(32)(CF3)3−TiCl
また、上記クロロチタン系化合物の代わりに、全てのクロロ基をイソシアネート基に置き扱えたイソシアネート系化合物、例えば下記に示す(33)−(36)を用いてもよい。
(23) CH 3 (CH 2 ) 9 TiCl 3
(24) CH 3 CH 2 O (CH 2 ) 15 TiCl 3
(25) CH 3 (CH 2 ) 2 Si (CH 3) 2 (CH 2) 15 TiCl 3
(26) CH 3 (CH 2 ) 6 Si (CH 3 ) 2 (CH 2 ) 9 TiCl 3
(27) CH 3 COO (CH 2 ) 15 TiCl 3
(28) CF 3 (CF 2 ) 7 - (CH 2) 2 -TiCl 3
(29) CF 3 (CF 2 ) 5 - (CH 2) 2 -TiCl 3
(30) CF 3 (CF 2 ) 7 -C 6 H 4 -TiCl 3
(31) (CF 3 ) 2 —TiCl 2
(32) (CF 3) 3 -TiCl
Further, instead of the chlorotitanium compound, an isocyanate compound in which all chloro groups are handled as isocyanate groups, for example, (33) to (36) shown below may be used.
(33)CH3−(CH2)rTiZp(NCO)3−p
(34)CH3(CH2)sO(CH2)tTiZq(NCO)q−P
(35)CH3(CH2)u−Si(CH3)2(CH2)v−TiZq(NCO)3−q
(36)CF3COO(CH2)vTiZq(NCO)3−q
但し、p、q、r、s、t、u、v、wおよびXは、前記と同様である。
(33) CH 3 - (CH 2) r TiZ p (NCO) 3-p
(34) CH 3 (CH 2 ) s O (CH 2) t TiZ q (NCO) q-P
(35) CH 3 (CH 2 ) u -Si (CH 3) 2 (CH 2) v -TiZ q (NCO) 3-q
(36) CF 3 COO (CH 2) v TiZ q (NCO) 3-q
However, p, q, r, s, t, u, v, w, and X are the same as described above.
前記のチタン系化合物に変えて、下記(37)−(46)に具体的に例示するチタン系化合物を用いてもよい。 In place of the titanium compound, titanium compounds specifically exemplified in the following (37) to (46) may be used.
(37)CH3(CH2)9Ti(NCO)3
(38)CH3CH2O(CH2)15Ti(NCO)3
(39)CH3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15Ti(NCO)3
(40)CH3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9Ti(NCO)3
(41)CH3COO(CH2)15Ti(NCO)3
(42)CF3(CF2)7−(CH2)2−Ti(NCO)3
(43)CF3(CF2)5−(CH2)2−Ti(NCO)3
(44)CF3(CF2)7−C6H4−Ti(NCO)3
(45)(CF3)2−Ti(NCO)2
(46)(CF3)3−TiNCO
また、チタン系化合物として、一般に、TiZk(OA)4−k(Zは、前記と同様、Aはアルキル基、kは0、1、2または3)で表される物質を用いることが可能である。中でも、CF3−(CF2)n−(R)l−TiYq(OA)3−q(nは1以上の整数、好ましくは1〜22の整数、Rはアルキル基、ビニル基、エチニル基、アリール基、シリコンもしくは酸素原子を含む置換基、lは0または1、Z、Aおよびqは前記と同様)で表される物質を用いると、よりすぐれた撥水性の被膜を形成できるが、これに限定され
るものではなく、これ以外にも、CH3−(CH2)r−TiZq(OA)3−qおよびCH3−(CH2)s−0−(CH2)t−TiZq(OA)3−q、CH3−(CH2)u−Ti(CH3)2−(CH2)v−TiZq(OA)3−q、CF3COO−(CH2)v−TiZq(OA)3−q(但し、q、r、s、t、u、v、w、YおよびAは、前記と同様)などが使用可能である。
(37) CH 3 (CH 2 ) 9 Ti (NCO) 3
(38) CH 3 CH 2 O (CH 2 ) 15 Ti (NCO) 3
(39) CH 3 (CH 2 ) 2 Si (CH 3) 2 (CH2) 15 Ti (NCO) 3
(40) CH 3 (CH 2 ) 6 Si (CH 3) 2 (CH2) 9 Ti (NCO) 3
(41) CH 3 COO (CH 2 ) 15 Ti (NCO) 3
(42) CF 3 (CF 2 ) 7 - (CH 2) 2 -Ti (NCO) 3
(43) CF 3 (CF 2 ) 5 - (CH 2) 2 -Ti (NCO) 3
(44) CF 3 (CF 2 ) 7 -C 6 H 4 -Ti (NCO) 3
(45) (CF 3) 2 -Ti (NCO) 2
(46) (CF 3) 3 -TiNCO
In addition, as a titanium-based compound, it is generally possible to use a material represented by TiZ k (OA) 4-k (where Z is the same as described above, A is an alkyl group, and k is 0, 1, 2, or 3). It is. Among these, CF 3 - (CF 2) n - (R) l -TiY q (OA) 3-q (n is an integer of 1 or more, preferably 1 to 22 integer, R represents an alkyl group, a vinyl group, an ethynyl group , An aryl group, a silicon or a substituent containing an oxygen atom, l is 0 or 1, and Z, A and q are the same as described above), a more water-repellent film can be formed. is not limited to this, other than this, CH 3 - (CH 2) r -TiZ q (OA) 3-q and CH 3 - (CH 2) s -0- (CH 2) t -TiZ q (OA) 3-q, CH 3 - (CH 2) u -Ti (CH 3) 2 - (CH 2) v -TiZ q (OA) 3-q, CF 3 COO- (CH 2) v -TiZ q (OA) 3-q (However, q, r, s, t , u, v, , Y and A are same as defined above), or the like can be used.
さらに、より具体的なシラン系化合物としては、下記に示す(34)−(57)を挙げることができる。 Furthermore, as a more specific silane compound, the following (34)-(57) can be mentioned.
(47)CH3(CH2)9Ti(OCH3)3
(48)CH3CH2O(CH2)15Ti(OCH3)3
(49)CF3CH2O(CH2)15Ti(OCH3)3
(50)CH3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15Ti(OCH3)3
(51)CH3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9Ti(OCH3)3
(52)CH3COO(CH2)15Ti(OCH3)3
(53)CF3(CF2)5(CH2)2Ti(OCH3)3
(54)CF3(CF2)7−C6H4−Ti(OCH3)3
(55)CH3CH2O(CH2)15Ti(OC2H5)3
(56)CH3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15Ti(OC2H5)3
(57)CH3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9Ti(OC2H5)3
(58)CF3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9Ti(OC2H5)3
(59)CH3COO(CH2)15Ti(OC2H5)3
(60)CF3COO(CH2)15Ti(OC2H5)3
(61)CF3COO(CH2)15Ti(OCH3)3
(62)CF3(CF2)9(CH2)2Ti(OC2H5)3
(63)CF3(CF2)7(CH2)2Ti(OC2H5)3
(64)CF3(CF2)5(CH2)2Ti(OC2H5)3
(65)CF3(CF2)7C6H4Ti(OC2H5)3
(66)CF3(CF2)9(CH2)2Ti(OCH3)3
(67)CF3(CF2)5(CH2)2Ti(OCH3)3
(68)CF3(CF2)7(CH2)2TiCH3(OC2H5)2
(69)CF3(CF2)7(CH2)2TiCH3(OCH3)2
(70)CF3(CF2)7(CH2)2Ti(CH3)2OC2H5
(71)CF3(CF2)7(CH2)2Ti(CH3)2OCH3
なお、(2)−(3)、(6)−(9)、(11)−(12)、(15)−(18)、(33)−(71)の化合物を用いた場合には、塩酸が発生しないため、装置保全および作業上のメリットもある。
(47) CH 3 (CH 2 ) 9 Ti (OCH 3 ) 3
(48) CH 3 CH 2 O (CH 2) 15 Ti (OCH 3) 3
(49) CF 3 CH 2 O (CH 2 ) 15 Ti (OCH 3 ) 3
(50) CH 3 (CH 2 ) 2 Si (CH 3 ) 2 (CH 2 ) 15 Ti (OCH 3 ) 3
(51) CH 3 (CH 2 ) 6 Si (CH 3) 2 (CH 2) 9 Ti (OCH3) 3
(52) CH 3 COO (CH 2 ) 15 Ti (OCH 3 ) 3
(53) CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 Ti (OCH 3 ) 3
(54) CF 3 (CF 2 ) 7 -C 6 H 4 -Ti (OCH 3) 3
(55) CH 3 CH 2 O (CH 2) 15 Ti (OC 2 H 5) 3
(56) CH 3 (CH 2 ) 2 Si (CH 3) 2 (CH 2) 15 Ti (OC 2 H 5) 3
(57) CH 3 (CH 2 ) 6 Si (CH 3) 2 (CH 2) 9 Ti (OC 2 H 5) 3
(58) CF 3 (CH 2 ) 6 Si (CH 3) 2 (CH 2) 9 Ti (OC 2 H 5) 3
(59) CH 3 COO (CH 2) 15 Ti (OC 2 H 5) 3
(60) CF 3 COO (CH 2 ) 15 Ti (OC 2 H 5 ) 3
(61) CF 3 COO (CH 2 ) 15 Ti (OCH 3 ) 3
(62) CF 3 (CF 2 ) 9 (CH 2 ) 2 Ti (OC 2 H 5 ) 3
(63) CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Ti (OC 2 H 5 ) 3
(64) CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 Ti (OC 2 H 5 ) 3
(65) CF 3 (CF 2 ) 7 C 6 H 4 Ti (OC 2 H 5 ) 3
(66) CF 3 (CF 2 ) 9 (CH 2 ) 2 Ti (OCH 3 ) 3
(67) CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 Ti (OCH 3 ) 3
(68) CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 TiCH 3 (OC 2 H 5 ) 2
(69) CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 TiCH 3 (OCH 3 ) 2
(70) CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Ti (CH 3 ) 2 OC 2 H 5
(71) CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Ti (CH 3 ) 2 OCH 3
When the compounds (2)-(3), (6)-(9), (11)-(12), (15)-(18), (33)-(71) are used, Since hydrochloric acid is not generated, there are also merit in equipment maintenance and work.
また、図1および2のシラン化合物もしくはチタン化合物を浸漬する工程に示す最初の反応ステップ(脱塩化水素反応)は、一般に化学吸着反応と呼ばれている。 Moreover, the first reaction step (dehydrochlorination reaction) shown in the process of immersing the silane compound or titanium compound in FIGS. 1 and 2 is generally called a chemisorption reaction.
さらに撥水性を付与できる(19)−(72)のチタン化合物を化学吸着させた後、UVを照射すると、化学吸着したチタン化合物の光触媒作用により、官能基が光分解をおこし、光触媒能を付与できる。 Further, when the titanium compound of (19)-(72) that can impart water repellency is chemically adsorbed and then irradiated with UV, the photocatalytic action of the chemically adsorbed titanium compound causes photodegradation and imparts photocatalytic activity. it can.
また、シラン化合物およびチタン化合物を接触させる雰囲気として、シラン化合物もしくはチタン化合物と雰囲気中の水蒸気との反応を抑えるためにも、雰囲気湿度が35%以下、さらに望ましくは不活性ガス雰囲気下、無水雰囲気下等が望ましい。 In addition, as an atmosphere in which the silane compound and the titanium compound are brought into contact with each other, in order to suppress the reaction between the silane compound or the titanium compound and water vapor in the atmosphere, the atmospheric humidity is 35% or less, and more desirably, an inert gas atmosphere and an anhydrous atmosphere Lower is desirable.
次に溶媒としては、水を含まない非水系溶媒を用いるのが好ましく、水を含まない炭化
水素系溶媒、フッ化炭素系溶媒、シリコーン系、アルコール系溶媒などを用いることが可能である。
Next, as the solvent, it is preferable to use a non-aqueous solvent that does not contain water, and it is possible to use a hydrocarbon solvent that does not contain water, a fluorocarbon solvent, a silicone solvent, an alcohol solvent, or the like.
なお、石油系の溶剤の他に具体的に使用可能なものは、石油ナフサ、ソルベントナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパラフィン、ノルマルパラフィン、デカリン、工業ガソリン、灯油、リグロイン、ジメチルミリコーン、フェニルシリコーン、アルキル変性シリコーン、ポリエステルシリコーンなどを挙げることができる。 In addition to petroleum-based solvents, petroleum naphtha, solvent naphtha, petroleum ether, petroleum benzine, isoparaffin, normal paraffin, decalin, industrial gasoline, kerosene, ligroin, dimethyl millicorn, phenyl silicone , Alkyl-modified silicone, polyester silicone and the like.
ただし、これらの溶媒は樹脂を侵す可能性があるので、フッ化炭素系溶媒が最も好ましい。フッ化炭素系溶媒には、フロン系溶媒や、フロリナート(3M社製品)、アフルード(旭ガラス社製品)などがある。なお、これらは1種単独で用いてもよいし、よく混合するものなら2種以上を組み合わせてもよい。 However, since these solvents may attack the resin, a fluorocarbon solvent is most preferable. Fluorocarbon solvents include chlorofluorocarbon solvents, Fluorinert (product of 3M), Afludo (product of Asahi Glass). In addition, these may be used individually by 1 type and may mix 2 or more types as long as it mixes well.
また、シラン化合物もしくはチタン化合物を接触させる方法として、その蒸気を接触させたり、その溶液に浸漬させる方法の他、スプレー等が形状によらないため有効である。また、フィルム状のものに塗布する場合、スピナー、ロールコータなどが薬液の使用効率の観点から特に優れる。 Further, as a method of contacting the silane compound or the titanium compound, in addition to a method of contacting the vapor or dipping in the solution, a spray or the like is effective because it does not depend on the shape. Moreover, when apply | coating to a film-form thing, a spinner, a roll coater, etc. are especially excellent from a viewpoint of the use efficiency of a chemical | medical solution.
また、加水分解可能な樹脂として、一般にポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)やポリブチレンテレフタレート(PBT)、エポキシ樹脂などが適用できるが、特にシロキサン結合を有する膜が結合する表面樹脂層が硬い樹脂ほど、耐久性特に耐摩耗性が大幅に向上するので、アクリル樹脂(例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸プロピル、ポリメタクリル酸ブチルなど)シリコーン樹脂、およびこれらの共重合体、もしくはポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、およびこれらの共重合体が好ましい。 In addition, as a hydrolyzable resin, polyethylene terephthalate resin (PET), polybutylene terephthalate (PBT), epoxy resin, and the like can be generally used. However, a resin having a harder surface resin layer to which a film having a siloxane bond is bonded is more durable. Acrylic resin (for example, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polypropyl methacrylate, polybutyl methacrylate, etc.), silicone resins, copolymers thereof, or polyimide Resins, polyamide resins, and copolymers thereof are preferred.
さらに上記のうち熱硬化性樹脂と類される樹脂およびこれらの変性樹脂の場合、耐熱性が向上する。 Further, in the case of the above-mentioned resins similar to thermosetting resins and these modified resins, the heat resistance is improved.
また、基板の樹脂としては、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリスチレン樹脂(PP)、アクリロニトリルスチレン共重合体(AS)、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体(ABS)、ポリアセタール樹脂(POM)、ポリ塩化ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂や上記熱硬化性樹脂およびこれらの変性樹脂などが適用できるがこれらに限定されることはない。 In addition, as the resin of the substrate, polyethylene resin (PE), polypropylene resin (PP), polystyrene resin (PP), acrylonitrile styrene copolymer (AS), acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), polyacetal resin (POM) Further, thermoplastic resins such as polyvinyl chloride resin, the above thermosetting resins and modified resins thereof can be applied, but are not limited thereto.
特に本実施の形態では従来の方法ではきわめて困難であったポリオレフィン系樹脂上へのシロキサン結合を有する膜を形成するのが可能である。 In particular, in the present embodiment, it is possible to form a film having a siloxane bond on a polyolefin resin, which has been extremely difficult by the conventional method.
また、これらの形態だが、特に平面形状に限定されることはなく、処理可能であれば、樹脂成型品などの曲面形態でもかまわない。 Although these forms are not particularly limited to a planar shape, a curved surface form such as a resin molded product may be used as long as it can be processed.
また、樹脂表面の加水分解の手段としては、酸、アルカリによるWETプロセスでもかまわないが、樹脂の吸水による変形等を考えると、DRYプロセスがよい。樹脂表面が平板の場合は、UV処理やコロナ放電処理などが優れる。 Further, as a means for hydrolysis of the resin surface, a WET process using acid or alkali may be used, but considering the deformation of the resin due to water absorption, the DRY process is preferable. When the resin surface is a flat plate, UV treatment or corona discharge treatment is excellent.
このUV処理では波長としては400nm以下のUV光が有効であるが、特に200nm以下の真空紫外域では、強力なオゾンが発生すること、樹脂内部までUVが到達しないので樹脂を光劣化させることがない。また、樹脂が形状品の場合、オゾン処理や酸素プラズマ処理が有効である。 In this UV treatment, UV light having a wavelength of 400 nm or less is effective, but particularly in the vacuum ultraviolet region of 200 nm or less, strong ozone is generated, and UV does not reach the inside of the resin, so that the resin can be photodegraded. Absent. When the resin is a shape product, ozone treatment or oxygen plasma treatment is effective.
また、化学吸着したチタン化合物の光触媒作用により、官能基が光分解をおこし、光触媒能を付与できるUV光としては、チタン化合物の吸収域である300nm以下のUV光、が有効である。とくに、官能基にカルンコニル基やシンナモイル基などの光感光性基を有する場合400nm以下のUV光でも有効である。 In addition, UV light having an absorption region of 300 nm or less, which is an absorption region of the titanium compound, is effective as a UV light capable of imparting a photocatalytic ability due to the photocatalytic action of the chemically adsorbed titanium compound. In particular, when the functional group has a photosensitive group such as a carnconyl group or a cinnamoyl group, UV light of 400 nm or less is also effective.
(実施例1)
金型面にアクリル樹脂溶液を塗布、乾燥してアクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル)を50μmを形成したのち、ポリプロピレン樹脂を供給し、モールド成型を行い、表面にアクリル樹脂層を有するポリプロピレン樹脂基板が製造される。
(Example 1)
An acrylic resin solution is applied to the mold surface and dried to form 50 μm of acrylic resin (polymethyl methacrylate). Then, a polypropylene resin is supplied, molded, and a polypropylene resin substrate having an acrylic resin layer on the surface is formed. Manufactured.
この樹脂基板表面に、172nmの波長を有するエキシマUV光を照射することで雰囲気中の水蒸気により表面が加水分解され、水酸基が形成された樹脂基板が製造される。 By irradiating the surface of this resin substrate with excimer UV light having a wavelength of 172 nm, the surface is hydrolyzed by water vapor in the atmosphere to produce a resin substrate on which hydroxyl groups are formed.
窒素雰囲気(無水)下でこの樹脂基板にテトラクロロシランを含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、樹脂表面の水酸基とクロロシリル基が脱塩酸反応をおこして、シロキサン結合を介して樹脂とテトラクロロシランが化学結合し、さらにこのテトラクロロシランを介して、樹脂同士が固定化する。 Under a nitrogen atmosphere (anhydrous), the resin substrate is immersed in a fluorolinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorosilane and dried in a normal atmosphere, so that the hydroxyl group and chlorosilyl group on the resin surface undergo a dehydrochlorination reaction to produce siloxane. The resin and tetrachlorosilane are chemically bonded through the bond, and the resins are fixed through the tetrachlorosilane.
その結果、樹脂表面に強固に固定化したテトラクロロシランの加水分解層が形成された樹脂基板が製造される。 As a result, a resin substrate having a tetrachlorosilane hydrolyzed layer firmly fixed on the resin surface is produced.
この樹脂基板にテトラクロロチタンを含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、テトラクロロシラン加水分解層の水酸基とテトラクロロチタンのクロル基が脱塩酸反応をおこして、共有結合を介してテトラクロロチタンとがテトラクロロシラン加水分解層の化学結合で固定化され、耐久性に優れた機能性樹脂基体Aが作製される。 The resin substrate is immersed in a fluorolinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorotitanium and dried in a normal atmosphere, whereby the hydroxyl group of the tetrachlorosilane hydrolyzed layer and the chloro group of tetrachlorotitanium undergo a dehydrochlorination reaction, Tetrachlorotitanium is immobilized by a chemical bond of the tetrachlorosilane hydrolysis layer via a covalent bond, and a functional resin substrate A having excellent durability is produced.
(比較例1)
実施例1のアクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル)を50μm形成しなかったことを除いて、実施例1と同様に樹脂基体R1を作製した。
(Comparative Example 1)
A resin substrate R1 was produced in the same manner as in Example 1 except that 50 μm of the acrylic resin (polymethyl methacrylate) in Example 1 was not formed.
(比較例2)
実施例1のポリプロピレン樹脂に代わり、ポリエチレンテレフタレート樹脂を使用し、アクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル)を50μm形成しなかったことを除いて、実施例1と同様に樹脂基体R2を作製した。
(Comparative Example 2)
A resin substrate R2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that polyethylene terephthalate resin was used instead of the polypropylene resin of Example 1 and 50 μm of acrylic resin (polymethyl methacrylate) was not formed.
(光触媒活性の比較)
樹脂基体A、R1、R2上に油性マジックで文字を書き、300nm以下のUV光24時間照射したところ、Aは消え、R1はまったく消えず、R2はやや消えたことより、程度には差があるもののAおよびR2には樹脂基板表面の水酸基を介して共有結合を形成したテトラクロロチタンの加水分解した膜が形成されたのに対し、R1は樹脂表面に水酸基が形成されなかったことによってこの膜が形成されなかったことがわかる。したがって本発明の効果が実証され、特にポリプロピレンをはじめとするポリオレフフィン系樹脂には絶大な効果があることがわかる。
(Comparison of photocatalytic activity)
When writing with oily magic on resin bases A, R1 and R2 and irradiating with UV light of 300 nm or less for 24 hours, A disappeared, R1 did not disappear at all, and R2 disappeared slightly. Although A and R2 have a hydrolyzed film of tetrachlorotitanium having covalent bonds formed through hydroxyl groups on the resin substrate surface, R1 does not have hydroxyl groups formed on the resin surface. It can be seen that no film was formed. Therefore, the effect of the present invention has been demonstrated, and it can be seen that polyolefin fin resin including polypropylene is particularly effective.
(比較例3)
実施例1の172nmの波長を有するエキシマUV光を照射しなかったことを除いて、実施例1と同様に樹脂基板R3を作製した。
(Comparative Example 3)
A resin substrate R3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the excimer UV light having a wavelength of 172 nm in Example 1 was not irradiated.
(光触媒活性の比較)
樹脂基体A、R3上に油性インクで文字を書き、300nm以下のUV光24時間照射したところ、Aは消え、R3はまったく消えなかった。樹脂基体Aが形成されたのに対し、R3はこの膜が形成されなかったことがわかる。これは、樹脂基板表面の水酸基を介して共有結合を形成したテトラクロロチタンの加水分解した膜が形成されたのに対し、R3は樹脂表面に水酸基が形成されなかったことによってこの膜が形成されなかったためである。
(Comparison of photocatalytic activity)
When characters were written with oil-based ink on the resin substrates A and R3 and irradiated with UV light of 300 nm or less for 24 hours, A disappeared and R3 did not disappear at all. It can be seen that the resin substrate A was formed while R3 did not form this film. This is because a hydrolyzed film of tetrachlorotitanium having a covalent bond formed via a hydroxyl group on the surface of the resin substrate was formed, whereas R3 formed this film because no hydroxyl group was formed on the resin surface. It was because there was not.
なお、本発明はエキシマUV以外のUVや、コロナ放電照射の場合にも樹脂基体Aのような効果が認められた。 In the present invention, an effect similar to that of the resin substrate A was also observed in the case of UV other than excimer UV and corona discharge irradiation.
(比較例4)
実施例1の、テトラクロロシランを含むフロリナート(3M社製)溶液の代わりに、市販のシリカゾル溶液を用い、実施例1と同様に樹脂基体R4を作製した。
(Comparative Example 4)
A resin substrate R4 was prepared in the same manner as in Example 1 by using a commercially available silica sol solution instead of the fluorolinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorosilane in Example 1.
(比較例5)
実施例1の、テトラクロロシランを含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬しないこと以外は、実施例1と同様に樹脂基体R5を作製した。
(Comparative Example 5)
A resin substrate R5 was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was not immersed in a fluorinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorosilane in Example 1.
(光触媒活性とその耐久性能の比較)
樹脂基体A、R4、R5上に油性インクで文字を書き、300nm以下のUV光24時間照射したところ、A、R4は消え、R5は薄く残った。これは、R5は樹脂表面に少酸基が少ないため、これを介して共有結合を形成したテトラクロロチタンの加水分解した膜が形成されにくかったためと考えられる。
(Comparison of photocatalytic activity and durability)
When letters were written on the resin substrates A, R4, and R5 with oil-based ink and irradiated with UV light of 300 nm or less for 24 hours, A and R4 disappeared and R5 remained thin. This is presumably because R5 has few small acid groups on the resin surface, and it is difficult to form a hydrolyzed film of tetrachlorotitanium having covalent bonds formed therethrough.
また、R5を詳細に観察すると、樹脂の酸化劣化が見られ、これはチタン化合物の光触媒作用によるものと考えられる。一方、A、R4はテトラクロロシランの加水分解膜もしくはシリカ膜によるチタン化合物の光触媒作用のブロック効果が認められた。 Further, when R5 is observed in detail, oxidative degradation of the resin is observed, which is considered to be due to the photocatalytic action of the titanium compound. On the other hand, as for A and R4, the blocking effect of the photocatalytic action of the titanium compound by the hydrolyzed film or silica film of tetrachlorosilane was recognized.
これらの樹脂基体を80℃雰囲気下で10時間放置後、表面を観察したところ、樹脂基体AおよびR5には異常が見られなかったものの、樹脂基体R4にはシリカ膜にクラックが見られた。 When these resin substrates were left in an 80 ° C. atmosphere for 10 hours and the surface was observed, no cracks were observed in the resin substrate R4, although no abnormalities were observed in the resin substrates A and R5.
この状態で油性インクを用いて文字を書き、300nm以下のUV光24時間照射したところ、Aは消えたものの、R4、R5は消えず、R4は形成したシリカ膜が剥離していた。これは、Aは樹脂表面の水酸基を介してテトラクロロシランと樹脂表面が強固に架橋(化学結合)し樹脂表面が安定化するとともに、加水分解して多くの水酸基を持つこのテトラクロロシランがテトラクロロチタンとも強固に化学結合しているためである。 In this state, characters were written using oil-based ink and irradiated with UV light of 300 nm or less for 24 hours. As a result, although A disappeared, R4 and R5 did not disappear, and R4 had a formed silica film peeled off. This is because A is strongly crosslinked (chemical bond) between the tetrachlorosilane and the resin surface via hydroxyl groups on the resin surface to stabilize the resin surface, and this tetrachlorosilane having many hydroxyl groups by hydrolysis is tetrachlorotitanium. This is because both are strongly chemically bonded.
これに対し、R4は樹脂表面とシリカ膜は強固に結合せず、熱膨張係数に起因するシリカ膜の内部応力によりシリカ膜が剥離するためである。また、R5は樹脂表面が熱により分子運動をおこして表面が不安定化し、表面に固定化したテトラクロロチタンが破壊されたためと考えられる。したがって、本発明の樹脂基板は光触媒特性とその耐久性に極めて優れていることがわかる。 On the other hand, R4 is because the resin surface and the silica film are not firmly bonded, and the silica film peels off due to the internal stress of the silica film due to the thermal expansion coefficient. In addition, R5 is considered to be because the resin surface caused molecular motion by heat to make the surface unstable, and the tetrachlorotitanium immobilized on the surface was destroyed. Therefore, it can be seen that the resin substrate of the present invention is extremely excellent in photocatalytic properties and durability.
(実施例2)
実施例1のテトラクロロチタンに代わり、デシルトリクロロチタンを用いたことを除いて、実施例1と同様に本発明の機能性樹脂基体Bを作製した。さらに300nm以下のUV光を1時間照射することにより、デシル基を光分解し、機能性樹脂基体B’を作製した。
(Example 2)
A functional resin substrate B of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that decyltrichlorotitanium was used instead of tetrachlorotitanium in Example 1. Furthermore, by irradiating UV light of 300 nm or less for 1 hour, the decyl group was photolyzed to prepare a functional resin substrate B ′.
(撥水性と光触媒特性の比較)
樹脂基体A、Bの接触角は5°107°であった。これはB表面にデシル基が露出するシルトリクロロチタンの単分子膜が形成され、撥水性が付与されたためである。
(Comparison of water repellency and photocatalytic properties)
The contact angle between the resin substrates A and B was 5 ° 107 °. This is because a monomolecular film of siltrichlorotitanium in which the decyl group is exposed on the B surface is formed and water repellency is imparted.
また、A、B’表面に油性マジックを用いて文字を書き、300nm以下のUV光12時間照射したところ、B’は消えたものの、Aは薄く残った。これはB’表面に形成された膜を光分解することにより形成された膜のほうが、よりチタンが高分散に固定化され、光触媒活性が高いためと考えられる。 In addition, letters were written on the surfaces of A and B ′ using oily magic and irradiated with UV light of 300 nm or less for 12 hours, but B ′ disappeared, but A remained thin. This is presumably because the film formed by photodegrading the film formed on the B ′ surface is more highly dispersed in titanium and has higher photocatalytic activity.
(実施例3)
実施例2のデシルトリクロロシランに代わり、ジデシルジクロロシランを用いたことを除いて、実施例2と同様に本発明の樹脂基体CおよびC’を作製した。
(Example 3)
Resin substrates C and C ′ of the present invention were prepared in the same manner as in Example 2 except that didecyldichlorosilane was used instead of decyltrichlorosilane in Example 2.
(撥水性と光触媒活性の比較)
樹脂基体B,Cの接触角は107°92°であった。300nm以下のUV光12時間照射したところ、B’は消えたものの、C‘は薄く残った。これはジデシルジクロロシランが、かさ高な分子のため表面を被覆しないためと考えられ、実施例3の手段により撥水撥油性をおよび光触媒活性をコントロールできるとともに、より撥水性や光触媒活性を付与したい場合は、本発明の実施例2の手段が優れることがわかる。
(Comparison of water repellency and photocatalytic activity)
The contact angle between the resin substrates B and C was 107 ° 92 °. When irradiated with UV light of 300 nm or less for 12 hours, B ′ disappeared, but C ′ remained thin. This is thought to be because didecyldichlorosilane does not cover the surface due to its bulky molecules, and it can control water and oil repellency and photocatalytic activity by the means of Example 3 as well as impart more water repellency and photocatalytic activity. If so, it can be seen that the means of Example 2 of the present invention is superior.
(実施例4)
実施例1のデシルトリクロロシランを含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬後に、基板をフロリナートで洗浄し、過剰なヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランを取り除いたこと以外は、実施例2と同様に機能性樹脂基体DおよびD’を作製した。
Example 4
Functionality similar to that of Example 2 except that the substrate was washed with fluorinate after immersion in the fluorinate (made by 3M) solution containing decyltrichlorosilane of Example 1 to remove excess heptadecafluorodecyltrichlorosilane. Resin substrates D and D ′ were produced.
(撥水性と光触媒比較)
樹脂基体B,Dの接触角は108°112°であった。これはDのデシルトリクロロシランが単分子膜になっており、表面にCH3基が露出しているためと考えられる。また、300nm以下のUV光12時間照射したところ、B’は消えたものの、D’は薄く残った。これはDのデシルトリクロロシランが単分子膜になっており、そのためD’が超高分散にチタンが固定化されているためと考えられる。
(Comparison of water repellency and photocatalyst)
The contact angles of the resin substrates B and D were 108 ° and 112 °. This is presumably because the decyltrichlorosilane of D is a monomolecular film and the CH 3 group is exposed on the surface. When irradiated with UV light of 300 nm or less for 12 hours, B ′ disappeared but D ′ remained thin. This is presumably because D's decyltrichlorosilane is a monomolecular film, and therefore D 'is super-dispersed in titanium.
(実施例5)
実施例2の表面鉛筆硬度3Hアクリル樹脂に代わり、表面鉛筆硬度Hのアクリル樹脂を用いたこと以外は実施例2と同様に樹脂基体Eを作製した。
(Example 5)
A resin substrate E was produced in the same manner as in Example 2 except that an acrylic resin having a surface pencil hardness of H was used instead of the acrylic resin having a surface pencil hardness of 3H in Example 2.
(比較例6)
実施例2の表面鉛筆硬度3Hアクリル樹脂に代わり、表面鉛筆硬度Bのアクリル樹脂を用いたこと以外は実施例2と同様に樹脂基体R6を作製した。
(Comparative Example 6)
A resin substrate R6 was produced in the same manner as in Example 2 except that an acrylic resin having a surface pencil hardness of B was used instead of the acrylic resin having a surface pencil hardness of 3H in Example 2.
(撥水性と耐久性)
樹脂基体B、E、R6の水の接触角は105°、103°、104°であった。この後、10g/cm2の荷重をかけ、水をしみこませたふきんで1000往復こすると、樹脂基体B,E、R6の水の接触角は104°102°、53°であった。表面を観察したところ、R6には表面に削り傷がみられた。
(Water repellency and durability)
The contact angles of water of the resin substrates B, E, and R6 were 105 °, 103 °, and 104 °. Thereafter, when a load of 10 g / cm <2> was applied and 1000 reciprocations were carried out with a wipe soaked in water, the water contact angles of the resin substrates B, E, and R6 were 104 [deg.] 102 [deg.] And 53 [deg.]. When the surface was observed, scratches were found on the surface of R6.
このことより、樹脂表面の硬度が硬いほど、表面が削られにくいので、その上の膜の耐久性が優れることがわかり、鉛筆硬度でH以上では実用的であるといえる。 This shows that the harder the resin surface is, the harder the surface is to be scraped, and thus the superior durability of the film on it, which is practical when the pencil hardness is H or higher.
(実施例6)
実施例2のアクリル樹脂に変わりPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂を用いたこと以外は実施例2と同様に樹脂基体Fを作製した。
(Example 6)
A resin substrate F was produced in the same manner as in Example 2 except that PET (polyethylene terephthalate) resin was used instead of the acrylic resin of Example 2.
(比較例7)
実施例2のアクリル樹脂に変わりポリプロピレン樹脂を用いたこと以外は実施例2と同様に樹脂基体R7を作製した。
(Comparative Example 7)
A resin substrate R7 was produced in the same manner as in Example 2 except that a polypropylene resin was used instead of the acrylic resin in Example 2.
(撥水性と耐久性)
樹脂基体B、F、R7の水の接触角は105°、112°、91°であった。樹脂基体を50℃雰囲気下で100時間放置後、B、F、RDの水の接触角を測定したところ、102°、111°、75°であった。これはアクリル、PET樹脂に比べ、ポリプロピレン樹脂は、加水分解しないために水酸基の生成がほとんどなく、そのためテトラクロロシランによる架橋(化学結合)せず、表面安定化しない。また、デシルトリクロロシランも化学結合しないためと考えられる。また、FがBに比べて耐熱性が優れるのは、Fが熱硬化性樹脂であるためと考えら得る。
(Water repellency and durability)
The contact angles of water of the resin substrates B, F, and R7 were 105 °, 112 °, and 91 °. After leaving the resin substrate in a 50 ° C. atmosphere for 100 hours, the contact angles of B, F, and RD water were measured and found to be 102 °, 111 °, and 75 °. Compared with acrylic and PET resins, the polypropylene resin does not hydrolyze and therefore hardly generates hydroxyl groups. Therefore, it does not crosslink (chemically bond) with tetrachlorosilane and does not stabilize the surface. It is also considered that decyltrichlorosilane does not chemically bond. Moreover, it can be considered that F has better heat resistance than B because F is a thermosetting resin.
発明者は本発明の樹脂層について、他の種々の樹脂について調べたところ、加水分解が困難なポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂やAS(アクリロニトリル・スチレン共重合体)やABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体)などのポリスチレン系樹脂がポリプロピレンと同様、撥水性維持の性能がよくないことがわかった。一方、加水分解可能な樹脂でも、シリコーン、アクリルシリコン共重合体、ポリイミド、ポリアミド、ポリスチレンではアクリル樹脂と同様に極めて優れた撥水性維持の性能を示すことがわかった。また、熱硬化性樹脂を用いると耐熱性が優れることがわかった。これ以外の加水分解可能な樹脂、例えばPC(ポリカーボーネート)などは、アクリルとポリプロピレンの間の撥水撥油維持性能を示した。 The inventor examined the resin layer of the present invention for various other resins, and found that polyolefin resins such as polyethylene, AS (acrylonitrile / styrene copolymer) and ABS (acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer) which are difficult to hydrolyze. As is the case with polypropylene, it has been found that the performance of water repellency maintenance is not good for polystyrene resins such as polymers. On the other hand, it was found that even in the case of a hydrolyzable resin, silicone, acrylic silicon copolymer, polyimide, polyamide, and polystyrene show extremely excellent water repellency maintaining performance in the same manner as acrylic resin. It was also found that heat resistance is excellent when a thermosetting resin is used. Other hydrolyzable resins such as PC (polycarbonate) exhibited water and oil repellency maintenance performance between acrylic and polypropylene.
(実施例7)
実施例2のテトラクロロシランに代わり、テトラエトキシシランを用いたことをのぞいて、実施例2のBと同様に樹脂基板Gを作製した。
(Example 7)
A resin substrate G was prepared in the same manner as B in Example 2 except that tetraethoxysilane was used instead of tetrachlorosilane in Example 2.
(実施例8)
実施例2のデシルトリクロロシランに代わり、デシルトリエトキシシランを用いたことを除いて、実施例2のBと同様に樹脂基板Hを作製した。
(Example 8)
Resin substrate H was produced in the same manner as B of Example 2 except that decyltriethoxysilane was used instead of decyltrichlorosilane of Example 2.
(撥水性とその耐久性能の比較)
樹脂基体B、G、Hの水の接触角は108°、101°、94°であった。この後、10g/cm2の荷重をかけ、水をしみこませたふきんで1000往復こすると、樹脂基体,G、Hの水の接触角は105°97°、79°であった。このことより、クロロシランのほうが、アルコキシシランよりも強固に表面に化学結合を形成し、本発明の樹脂基板の耐久性を向上させえることがわかる。
(Comparison of water repellency and its durability)
The contact angles of water of the resin substrates B, G, and H were 108 °, 101 °, and 94 °. Thereafter, when a load of 10 g / cm <2> was applied and 1000 reciprocations were carried out with a wipe soaked in water, the contact angles of water of the resin substrate, G and H were 105 [deg.] 97 [deg.] And 79 [deg.]. From this, it can be seen that chlorosilane can form a chemical bond on the surface more strongly than alkoxysilane, thereby improving the durability of the resin substrate of the present invention.
(比較例8)
実施例1の樹脂基板を窒素雰囲気(無水)下でテトラクロロチタンを含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬するかわりに、湿度20、35、40%で行い、実施例1と同様に樹脂基板R8(20)、R8(35)、R8(40)を作製した。
(Comparative Example 8)
Instead of immersing the resin substrate of Example 1 in a fluorolinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorotitanium under a nitrogen atmosphere (anhydrous), the humidity is 20, 35, and 40%. R8 (20), R8 (35), and R8 (40) were produced.
(光触媒活性の比較)
樹脂基体A、R8(20)、R8(35)、R8(40)上に油性マジックで文字を書き、300nm以下のUV光24時間照射したところ、A、R8(20)、R8(35)は消え、R8(40)はまったく消えなかったことから、A、R8(20)、R8(35
)は樹脂基板表面の水酸基を介して共有結合を形成したテトラクロロチタンの加水分解した膜が形成されたのに対し、R8(40)は雰囲気の水蒸気とテトラクロロチタンが反応し、この膜が形成されなかったことがわかる。
(Comparison of photocatalytic activity)
When characters were written on the resin bases A, R8 (20), R8 (35), R8 (40) with oily magic and irradiated with UV light of 300 nm or less for 24 hours, A, R8 (20), R8 (35) Disappeared and R8 (40) did not disappear at all, so A, R8 (20), R8 (35
) Formed a hydrolyzed film of tetrachlorotitanium with a covalent bond formed via a hydroxyl group on the surface of the resin substrate, whereas R8 (40) reacted with atmospheric water vapor and tetrachlorotitanium. It can be seen that it was not formed.
(実施の形態3)
図3において、金型面21にアクリル樹脂シート(100μm)22をセットし、これを金型面21上でシートに成型される金型23でプレス成型する。この後、金型を23から24にかえ、ポリプロピレン樹脂25を供給して、フィルムインモールド成型を行い、表面にアクリル樹脂層を有するポリプロピレン樹脂基板26とした後、この樹脂基板26表面に、172nmの波長を有するエキシマUV光27を照射し、表面水酸基が形成された樹脂基板28を製造する。
(Embodiment 3)
In FIG. 3, an acrylic resin sheet (100 μm) 22 is set on the mold surface 21, and this is press-molded with a mold 23 that is molded into a sheet on the mold surface 21. Thereafter, the mold is changed from 23 to 24, polypropylene resin 25 is supplied, film-in-molding is performed to obtain a polypropylene resin substrate 26 having an acrylic resin layer on the surface, and then the surface of this resin substrate 26 is 172 nm. Excimer UV light 27 having the following wavelength is irradiated to produce a resin substrate 28 on which surface hydroxyl groups are formed.
さらに、この樹脂基板28を窒素雰囲気(無水)下でテトラクロロシラン29を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、樹脂基体30が作製される。次いで、この樹脂基板30を窒素雰囲気(無水)下でテトラクロロチタン31を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、樹脂基体Iを作製した。 Furthermore, this resin substrate 28 is immersed in a fluorinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorosilane 29 under a nitrogen atmosphere (anhydrous) and dried in a normal atmosphere, whereby the resin substrate 30 is produced. Subsequently, this resin substrate 30 was immersed in a fluorinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorotitanium 31 under a nitrogen atmosphere (anhydrous), and dried in a normal atmosphere, thereby producing a resin substrate I.
(実施例9)
実施例1の、172nmの波長を有するエキシマUV光を照射することに代わり、酸素プラズマ処理を行い、樹脂基体Jを作製した。
Example 9
Instead of irradiating the excimer UV light having a wavelength of 172 nm in Example 1, an oxygen plasma treatment was performed to prepare a resin substrate J.
(作製の簡便性)
樹脂基体A,I、J上に油性インキで文字を書き、300nm以下のUV光24時間照射したところ、A、I、Jとも消えたことから、したがってこの方法により樹脂基体Aよりも、簡便な方法で同様な性能をもつ樹脂基体IおよびJが作製される。
(Easy manufacturing)
Since letters were written on the resin substrates A, I, and J with oil-based ink and irradiated with UV light of 300 nm or less for 24 hours, both A, I, and J disappeared. Therefore, this method is simpler than the resin substrate A. Resin substrates I and J having similar performance are produced by the method.
(実施の形態4)
図4において、金型面41にアクリル樹脂シート(100μm)42をセットし、これを金型面41上でシートに成型される金型43でプレス成型する。この後、金型を43から44にかえ、ポリプロピレン樹脂45を供給して、フィルムインモールド成型を行い、表面にアクリル樹脂層を有するポリプロピレン樹脂基板46とした後、さらに金型面41の導入孔47よりオゾンと水蒸気48を導入し、この樹脂基板表面に接触させ、表面水酸基が形成された樹脂基板49を製造する。
(Embodiment 4)
In FIG. 4, an acrylic resin sheet (100 μm) 42 is set on a mold surface 41, and this is press-molded with a mold 43 that is molded into a sheet on the mold surface 41. Thereafter, the mold is changed from 43 to 44, polypropylene resin 45 is supplied, film in-mold molding is performed to form a polypropylene resin substrate 46 having an acrylic resin layer on the surface, and further, an introduction hole on the mold surface 41 is provided. Ozone and water vapor 48 are introduced from 47 and brought into contact with the resin substrate surface to produce a resin substrate 49 having surface hydroxyl groups formed thereon.
さらに、この樹脂基板49を窒素雰囲気(無水)下でテトラクロロシラン50を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、樹脂基板51が作製される。さらに、この樹脂基板51を窒素雰囲気(無水)下でテトラクロロチタン52を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、樹脂基体Kが作製される。 Furthermore, this resin substrate 49 is immersed in a fluorinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorosilane 50 under a nitrogen atmosphere (anhydrous) and dried in a normal atmosphere, whereby the resin substrate 51 is produced. Furthermore, this resin substrate 51 is immersed in a fluorinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorotitanium 52 under a nitrogen atmosphere (anhydrous), and dried in a normal atmosphere, whereby a resin substrate K is produced.
(作製の簡便性)
樹脂基体I、K上に油性インキで文字を書き、300nm以下のUV光24時間照射したところI、Jとも消えたことから、この方法により本発明の樹脂基体Iよりも、さらに簡便な方法で同様な性能をもつ樹脂基体Kが作製される。
(Easy manufacturing)
Since letters I and J disappeared when letters were written on the resin substrates I and K with oil-based ink and irradiated with UV light of 300 nm or less for 24 hours, this method was a simpler method than the resin substrate I of the present invention. A resin substrate K having similar performance is produced.
(実施の形態5)
図5において、金型面61にアクリル樹脂シート(100μm)62をセットし、これを金型面61上でシートに成型される金型63でプレス成型する。この後、金型を63から64にかえ、ポリプロピレン樹脂65を供給して、フィルムインモールド成型を行い、
表面にアクリル樹脂層を有するポリプロピレン樹脂基板66とした後、さらに金型面61の導入孔67よりオゾンと水蒸気68を導入し、この樹脂基板66表面に接触させ、表面水酸基が形成された樹脂基板69を製造する。
(Embodiment 5)
In FIG. 5, an acrylic resin sheet (100 μm) 62 is set on a mold surface 61, and this is press-molded by a mold 63 that is molded into a sheet on the mold surface 61. Thereafter, the mold is changed from 63 to 64, polypropylene resin 65 is supplied, and film in-mold molding is performed.
After forming a polypropylene resin substrate 66 having an acrylic resin layer on the surface, ozone and water vapor 68 are further introduced from the introduction hole 67 of the mold surface 61 and brought into contact with the surface of the resin substrate 66 to form a surface hydroxyl group-formed resin substrate. 69 is manufactured.
さらに、導入孔67よりテトラクロロチタン蒸気70を導入し、樹脂基板71が作製される。次いで、一旦、通常雰囲気で乾燥した後、導入孔67よりテトラクロロチタン蒸気72を導入し、樹脂基体Lを作製した。 Further, the tetrachlorotitanium vapor 70 is introduced from the introduction hole 67, and the resin substrate 71 is produced. Next, after once drying in a normal atmosphere, a tetrachlorotitanium vapor 72 was introduced from the introduction hole 67 to produce a resin substrate L.
(作製の簡便性)
樹脂基体K、L上に油性インキで文字を書き、300nm以下のUV光24時間照射したところK、Lとも消えたことから、樹脂基体Kよりも、さらに簡便な方法で同様な性能をもつ樹脂基体Lが作製される。
(Easy manufacturing)
Resin having the same performance by a simpler method than the resin substrate K since the characters K and L disappeared when written on the resin substrates K and L with oil-based ink and irradiated with UV light of 300 nm or less for 24 hours. A substrate L is produced.
(実施の形態6)
図6において、アクリル樹脂シート(100μm)81に172nmの波長を有するエキシマUV光82を照射し、表面水酸基が形成したアクリル樹脂シート83を製造する。このアクリル樹脂シート83を窒素雰囲気(無水)下でテトラクロロシラン84を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、アクリル樹脂シート85が形成される。このアクリル樹脂シート85を窒素雰囲気(無水)下でテトラクロロチタン86を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、アクリル樹脂シート87が形成される。
(Embodiment 6)
Referring to FIG. 6, an acrylic resin sheet 83 (100 μm) 81 is irradiated with excimer UV light 82 having a wavelength of 172 nm to produce an acrylic resin sheet 83 in which surface hydroxyl groups are formed. The acrylic resin sheet 83 is formed by immersing this acrylic resin sheet 83 in a fluorinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorosilane 84 under a nitrogen atmosphere (anhydrous) and drying in a normal atmosphere. The acrylic resin sheet 87 is formed by immersing this acrylic resin sheet 85 in a fluorinate (manufactured by 3M) solution containing tetrachlorotitanium 86 under a nitrogen atmosphere (anhydrous) and drying in a normal atmosphere.
さらに金型面88にこのアクリル樹脂シート87をセットし、これを金型89でプレス成型する。この後、金型を89から90にかえ、ポリプロピレン樹脂91を供給して、フィルムインモールド成型を行い、樹脂基体Mを作製する。 Further, the acrylic resin sheet 87 is set on the mold surface 88, and this is press-molded by the mold 89. Thereafter, the mold is changed from 89 to 90, the polypropylene resin 91 is supplied, and film in-mold molding is performed to produce the resin substrate M.
(作製の簡便性)
樹脂基体I、ML上に油性インキで文字を書き、300nm以下のUV光24時間照射したところI、Mとも消えたことから、本発明の樹脂基体Iよりも、さらに簡便な方法で同様な性能をもつ樹脂基体Mが作製される。
(Easy manufacturing)
Since letters I and M disappeared when written with oil-based ink on resin bases I and ML and irradiated with UV light of 300 nm or less for 24 hours, similar performance was achieved by a simpler method than the resin base I of the present invention. A resin substrate M having the above is produced.
(実施例9)
樹脂基体I〜Mまでのテトラクロロチタンの代わりに、デシルテトラクロロチタンを用い、同様に樹脂基体I’〜M’を作製したところ、良好の撥水性(100〜105°)を示した。さらにその後300nm以下のUV光を照射し、同様に樹脂基体I〜Mを作製し、油性マジックで文字を書き、300nm以下のUV光12時間照射したところいずれの樹脂基体もすべて文字がも消えた。この方法による樹脂基体は、高分散チタンが固定化されたために樹脂基体I〜Mまでのものより優れた光触媒性能をもつためである。
Example 9
Resin substrates I ′ to M ′ were produced in the same manner using decyltetrachlorotitanium instead of tetrachlorotitanium up to resin substrates I to M, and showed good water repellency (100 to 105 °). After that, UV light of 300 nm or less was irradiated to produce resin substrates I to M in the same manner. Characters were written with oil-based magic, and when irradiated with UV light of 300 nm or less for 12 hours, all of the resin substrates disappeared. . This is because the resin substrate by this method has photocatalytic performance superior to that of the resin substrates I to M because the highly dispersed titanium is immobilized.
本発明は、加水分解可能な樹脂層とシロキサン結合を有する膜とチタン化合物が強固に結合し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂基板は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性の優れた撥水性、光触媒活性を有する樹脂基体を提供できる。また、金型を用いた樹脂成型にも適用できるので、適用範囲が極めて広い。 In the present invention, the hydrolyzable resin layer, the film having a siloxane bond, and the titanium compound are firmly bonded, and the hydrolyzable resin layer and the resin substrate have excellent adhesion because the difference in thermal expansion is small. A resin substrate having excellent durability and water repellency and photocatalytic activity can be provided. Moreover, since it is applicable also to resin molding using a metal mold | die, an application range is very wide.
2,12 アクリル樹脂
3,13,25,45,65,91 ポリプロピレン樹脂
7,17,29,50,76,84 テトラクロロシラン
9,31,52,72,86 テトラクロロチタン
10,20,22,I,K,L,M 樹脂基体
19 デシルトリクロロチタン
22,42,62,71 アクリル樹脂シート
2,12 Acrylic resin 3,13,25,45,65,91 Polypropylene resin 7,17,29,50,76,84 Tetrachlorosilane 9,31,52,72,86 Tetrachlorotitanium 10,20,22, I , K, L, M Resin base 19 Decyltrichlorotitanium 22, 42, 62, 71 Acrylic resin sheet
Claims (33)
可能な官能基)を接触する工程と、形成されたRnTiY4−n層を加水分解する工程と、加水分解されたRnTiY4−n層を光分解する工程を有する樹脂基体の製造方法。 A step of providing a hydrolyzable resin layer on the resin substrate surface, a step of hydrolyzing the resin layer surface, a step of contacting at least a silane compound SiX 4 (X is a hydrolyzable functional group), and the formed SiX 4 layer and hydrolyzing the at least titanium compound SiX 4-layer hydrolyzed R n TiY 4-n (n is an integer of 1 to 3 R photodegradable functional group, Y is a hydrolyzable functional group ), A step of hydrolyzing the formed R n TiY 4-n layer, and a step of photolyzing the hydrolyzed R n TiY 4-n layer.
放線照射であることを特徴とする請求項9〜23いずれか1項記載の樹脂基体の製造方法。 The method for producing a resin substrate according to any one of claims 9 to 23, wherein the step of hydrolyzing the surface of the hydrolyzable resin layer is at least UV irradiation or corona ray irradiation.
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