JP2017019907A - 表面改質樹脂成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】シラン化合物を用いて表面が改質された合成樹脂、および、合成樹脂の表面改質方法を提供する。【解決手段】樹脂成形品１２の表面の少なくとも一部が、その表面に水酸基（−ＯＨ）が生成されるとともに、液相のシラン化合物であるシランカップリング剤１４ａもしくはシラノール１４ｂと反応させられることにより、それらシランカップリング剤１４ａもしくはシラノール１４ｂが有する官能基Ｘであるアミノ基の性質に応じた親水性を有するように表面改質された表面改質樹脂成形品１４が得られる。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂表面の改質に関するものである。

樹脂表面の有する性質を異ならせるために表面処理を行うことが行われている。たとえば特許文献１に記載の技術がそれである。特許文献１においては、疎水性合成樹脂塗膜を有する屋外物品に対し、その塗膜表面をシラン化合物が溶解ないし分散した溶媒により処理することで良好に長期間雨すじ汚れの発生を防止させる技術が開示されている。

ここで特許文献１の技術においては、塗膜表面にシラン化合物またはシラン化合物と溶媒に溶解された合成樹脂造膜成分とから形成される薄膜を形成しており、かかる薄膜により塗膜表面の性質を変化させている。

特開平８−０１２９２２号公報

ところで、上記特許文献１のような薄膜を形成する方法によって合成樹脂塗膜の表面の性質を変更（表面改質）しようとする場合には、経時にともなってその薄膜が剥離するおそれがある。薄膜が剥離するともとの合成樹脂塗膜が表面に現れることから、得られていた性質が得られないこととなるのに加え、合成樹脂の用途によっては剥離した薄膜が異物となって支障をきたすという問題があった。また、前述のように合成樹脂塗膜表面に溶媒を塗布し、その溶媒を乾燥させることにより薄膜を形成しようとする場合、合成樹脂塗膜全体に溶媒を行き渡らせるように塗布する必要があるが、表面改質を行なおうとする対象の樹脂の形状が複雑なものである場合には、前記溶媒を樹脂の表面に行き渡らせるように塗布することが困難な場合があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、シラン化合物を用いて所望の性質を有するように表面の性質が変更（表面改質）された合成樹脂を提供することにある。

かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明は、（ａ）樹脂成形品の表面にシラン化合物を反応させることによって得られる表面改質処理がなされた表面改質樹脂成形品であって、（ｂ）該樹脂成形品は、多面形状、曲面形状、凸形状、および、凹形状の少なくとも１つを有し、（ｃ）前記シラン化合物は官能基を有する一方、該シラン化合物は前記官能基とは異なる基により前記樹脂成形品の表面と化学的に結合すること、を特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、多面形状、曲面形状、凸形状、および、凹形状の少なくとも１つを含む複雑な形状を有する樹脂成形品の表面に官能基を有するシラン化合物を反応させ、該シラン化合物は前記官能基とは異なる基により前記樹脂基材の表面と化学的に結合するので、シラン化合物の有する官能基に基づく性質を複雑な形状を有する樹脂成形品の表面にもたせることができる。

好適には、前記シラン化合物はシランカップリング剤、シラノール化合物の少なくとも一方を含むものである。このようにすれば、シランカップリング材の有するアルコキシ基、もしくはそれに対応するシラノール化合物のシラノール基を用いて樹脂成形品を構成する合成樹脂と結合させるとともに、該シランカップリング剤もしくはシラノール化合物の有する官能基に基づく性質を樹脂成形品の表面にもたせることができる。

また好適には、前記シラン化合物の有する官能基は、前記表面改質処理によって前記合成樹脂が有する性質に応じて選択されるものである。このようにすれば、樹脂表面が有すべき所望の性質に応じて、その性質に応じた官能基を有するシラン化合物を選択することにより、さまざまな表面改質を実行しうる。

また好適には、前記表面改質処理は前記シラン化合物の液相においてなされるものである。このようにすれば、シラン化合物が溶解もしくは混合された溶液が表面改質処理を行おうとする樹脂基材の表面に行き渡るので、樹脂成形品が多面形状、曲面形状、凸形状、および、凹形状の少なくとも１つを含むような複雑な形状を有する場合であっても容易な手順により均質にムラなく表面改質処理を行うことができる。

さらに好適には、前記樹脂成形品は、その表面に水酸基（−ＯＨ）が生成させられたものであることを特徴とする。このようにすれば、樹脂成形品の表面に生成させられた水酸基と、前記シラン化合物の官能基以外の基である例えば水酸基との間で水素結合を生じ、両者が接近して縮合反応がされやすくなる。

本発明に係る表面改質処理がなされた表面改質樹脂成形品の表面を説明する図である。 シランカップリング剤の一例を説明する図である。 本発明の表面改質樹脂成形品を生成するための表面改質方法における工程の一例を説明する図である。 図３の工程のうち溶液生成工程における反応を説明する図である。 図３の工程に応じた樹脂成形品の表面の変化を説明する図である。 本発明の実験例において用いられる樹脂成形品の有する形状を説明する図である。 本発明が適用されうる樹脂成形品の形状の有する別の例を説明する図である。 本発明が適用されうる樹脂成形品の外形の有するさらに別の例を説明する図である。 本発明が適用されうる樹脂成形品の外形の有するさらに別の例を説明する図である。

以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る表面改質樹脂成形品１０の表面を拡大して説明する概念図である。図１に示すように、表面改質樹脂成形品１０は、樹脂材料を例えば切削加工、接着・溶接加工、曲げ加工、射出成型、ブロー成型、熱成型、プレス成型、注型などにより所望の形状に成形した樹脂成形品１２と、その樹脂成形品１２の表面に結合したシラン化合物からなるシラン化合物層１４を含んで構成されている。樹脂成形品１２は、その表面が少なくとも合成樹脂により構成されていればよく、内部は中空であってもよいし、合成樹脂以外により構成されていてもよい。樹脂成形品１２を構成する合成樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、６ナイロン、フェノール樹脂（ベークライト）、ポリカーボネイト（ＰＣ）などの様々な合成樹脂材料が用いられる。なお、図面においては特徴を明確にするため、寸法は必ずしも正確に記載されていない。

図２は前記シラン化合物層１４の元（原料）となるシランカップリング剤１４ａの一例を説明する化学式である。後述する工程に例示される方法によりシランカップリング剤１４ａをからシラン化合物層１４が生成される。図２に示すようにシランカップリング剤１４ａはケイ素原子に３つのアルコキシ基であるＯＲ_１、ＯＲ_２、ＯＲ_３が、また、Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎなどを含んで構成される鎖Ｒを介して官能基Ｘが結合されている。このＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎなどを含んで構成される鎖は様々な種類、長さのものが採用され得るのであって、特に限定されるものではない。例えばＣとＨのみを含む、−Ｃ_ｎＨ_２ｎ−のような鎖であってもよいし、Ｃ、Ｈ、およびＯを含む鎖であってもよい。また、Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ以外の原子を含む鎖であってもよい。上記３つのアルコキシ基であるＯＲ_１、ＯＲ_２、ＯＲ_３は、いずれも同一であってもよいし、相互に異なるものであってもよい。言い換えれば前記アルコシキ基に含まれるアルキル基Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３（Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１ （ｎ≧１））の少なくとも２個以上が同一であってもよいし、全て異なっていてもよい。また、３つのアルコキシ基であるＯＲ_１、ＯＲ_２、ＯＲ_３の少なくとも１つはアルコキシ基に変えて水酸基ＯＨであってもよい。すなわち、シランカップリング剤１４ａとしては、所望の官能基Ｘを端部に有するものであれば、様々な物質が用いられ得る。

図２のシランカップリング剤１４ａにおける官能基の種類は、表面改質樹脂成形品１０に持たせようとする性質に応じて決定される。例えば、表面改質樹脂成形品１０に親水性を有させようとする場合には、n-(6-aminohexyl) aminopropyltrimethoxysilane （Ｎ−（６−アミノヘキシル）アミノプロピルトリメトキシシラン；ＡＨＡＰＳ；Ｃ_１２Ｈ_３０Ｎ_２Ｏ_３Ｓｉ）のようなシランカップリング剤１４ａが選択される。すなわちこの場合の官能基Ｘは、アミノ基である。また、このように官能基Ｘとしてアミノ基を選択することは、表面改質樹脂成形品１０の表面が親水性を有するように改質することを目的として行われる一例である。

図３は、本発明に係る合成樹脂表面改質方法の手順を表す工程図である。図３における工程Ｐ１は溶液生成工程である。この溶液生成工程においては、シランカップリング剤１４ａが溶媒１５に溶解もしくは混入され、後述する処理工程Ｐ３で用いられる溶液１６が生成される。溶媒１５は、例えば水（Ｈ_２Ｏ）、溶剤、水と溶剤とを混合したものである。溶媒１５は、その溶媒１５中に溶解もしくは混入されたシランカップリング剤１４ａに加水分解反応を生じさせることができるものであればよく、前述の溶剤は、例えば、エタノール、メタノール、1-プロパノール、2−プロパノール（イソプロパノール）、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、トルエン、ヘキサンなどが用いられてもよく、あるいは、これらの２種以上が組み合わせて用いられてもよい。

図４はこの加水分解反応を説明する図である。具体的にはシランカップリング剤１４ａにおけるアルコシキ基が溶媒１５の水と反応し、シラノール１４ｂとアルコールを生ずる。なお、前記加水分解反応の速度は溶媒のｐＨに影響を受けるため、そのｐＨを調整するために予め溶媒に酸またはアルカリが加えられてもよい。また、シランカップリング剤１４ａに代えて、予め、前記シランカップリング剤１４ａと同じ官能基Ｘを有するシラノールが用いられる場合、本工程は省略することも可能である。

図３に戻って、工程Ｐ２は、樹脂成形品１２の前処理を行なう前処理工程である。この前処理工程Ｐ２においては、合成樹脂材料により構成された樹脂成形品１２の表面において、少なくともその一部に水酸基を生成させる処理が行なわれる。具体的には酸素プラズマ処理、アルゴンプラズマ処理、紫外線（ＵＶ）照射処理、コロナ放電処理などが行なわれ、樹脂成形品１２を構成する合成材料樹脂の表面の一部に水酸基（−ＯＨ）が生成する。前記樹脂成形品１２の表面の少なくとも一部とは、少なくとも表面改質を行なおうとする部分を含む意である。

図５は、図３における工程Ｐ２および工程Ｐ３のそれぞれを経た際の樹脂成形品１２の表面の変化を模式的に説明する図である。図５における（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、前記前処理工程Ｐ２の実施前および後の樹脂成形品１２を示している。これら図５（ａ）および（ｂ）に示すように、前処理工程Ｐ２によって、樹脂成形品１２の表面において、水酸基（−ＯＨ）が生成されている。

なお、好適には、前記前処理工程Ｐ２を実施するに先立って、前処理の対象となる樹脂成形品１２の表面をアルコールあるいは水、あるいはその両方により洗浄することが望ましい。これは、表面に付着している油脂、汚れ、異物等を取り除くことを目的とするものである。

工程Ｐ３は、樹脂成形品１２の表面にシラン化合物１４を結合させるための処理工程である。この処理工程Ｐ３においては、前記前処理工程Ｐ２が実行された樹脂成形品１２の表面に、前記溶液生成工程Ｐ１において生成された溶液１６が塗布される。このとき、溶液１６は、例えばスプレーや霧吹きなどにより樹脂成形品１２の表面に吹きつけられることにより塗布されてもよいし、あるいは刷毛のようなもので樹脂成形品１２の表面に塗布されてもよい。また、溶液１６が入れられた容器に樹脂成形品１２が浸漬されて引き上げられることで樹脂成形品１２の表面に溶液１６が塗布されてもよい。これらの方法は、樹脂成形品１２の大きさや形状に応じて適宜選択されうる。このように溶液１６が吹きつけや浸漬などによって樹脂成形品１２の表面に塗布されるので、樹脂成形品１２が凹凸形状や曲面形状などの複雑な形状を有する場合であっても、その表面にもれなく塗布することができる。このとき、樹脂成形品１２の表面のうち、少なくとも表面改質を行なおうとする部分に溶液１６の塗布が行なわれればよい。

このように樹脂成形品１２の表面に溶液１６が塗布されると、溶液１６中のシラノール１４ｂにおける水酸基（−ＯＨ）と樹脂成形品１２の表面にある水酸基（−ＯＨ）とが水素結合により近接し、さらに、それらが脱水縮合反応を生じることで、樹脂成形品１２の表面とシラノール１４ｂとが共有結合をする。その結果、前記シラン化合物層１４を有する表面改質樹脂成形品１０が生成される。シラノール１４ｂと樹脂成形品１２との反応は、樹脂成形品１２に塗布された溶液１６内において、言い換えれば液相で行なわれるので、気相において薄膜を形成することで表面改質を行なおうとする場合にくらべて一様にかつ均質に表面改質を行なうことができる。

なお、前記シラン化合物層１４は、少なくとも一部のシラノール分子どうしが、図１に示すように縮合し、シロキサンオリゴマーとなっていてもよい。

図５における（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、前記処理工程Ｐ３の実施前および後の樹脂成形品１２を示している。すなわち、図５（ｃ）は、本発明の表面改質方法によって改質された表面を有する表面改質樹脂成形品１０を示す図であって、前述の図１に対応する図である。これら図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、処理工程Ｐ３によって、導入された溶媒１６におけるシラノール１４ｂと樹脂成形品１２の表面に結合された水酸基（−ＯＨ）との間で脱水縮合反応が行われて水（Ｈ_２Ｏ）が生成される。また、複数のシラノール分子１４ｂのそれぞれにおいて、シラノール基のうち樹脂成形品１２の表面の水酸基（−ＯＨ）との脱水縮合反応に用いられなかったものどうしが縮合されている。

また、処理工程Ｐ３においては、その脱水縮合反応を促進するため、熱を加えたりあるいは触媒を適用することができる。なお、処理工程Ｐ３においては、溶液１６の塗布以外に特段の処置を要しないことから、溶液１６の塗布完了から後述する洗浄・乾燥工程Ｐ４を開始するまでの時間が脱水縮合反応のための時間となる。従って、この脱水縮合反応のための時間が十分確保された後に、続く洗浄・乾燥工程Ｐ４が実行される。

なお、前述の溶液生成工程Ｐ１と前処理工程Ｐ２とは並行して行なわれてもよいし、いずれか一方が先行して行なわれてもよい。要は処理工程Ｐ３の開始前に溶液が生成されており、樹脂成形品１２の表面に水酸基が生成されていればよい。

工程Ｐ４は、前記処理工程Ｐ３が行なわれた表面改質樹脂成形品１０に対し洗浄および乾燥を行なう洗浄・乾燥工程である。具体的には例えば、洗浄・乾燥工程Ｐ４においては、まずエタノール中に前記処理工程Ｐ３が行なわれた表面改質樹脂成形品１０が浸漬され超音波振動が印加される、いわゆる超音波洗浄が行なわれる。さらに水中に浸漬されて同様に超音波洗浄が行なわれる。これらは、溶液１６中における未反応のシランカップリング剤１４ａやシラノール１４ｂ、および、前記溶媒１５中に含まれる溶剤などを洗い流すためのものである。これらエタノールおよび水による洗浄の時間は、これらの目的のために十分な時間が設けられればよい。

前述のエタノールおよび水による洗浄が終了した後、乾燥が実行される。この乾燥は、表面改質樹脂成形品１０を熱風炉において所定時間だけ所定温度の熱風にさらしたり、あるいは常温において風にさらして乾燥させることにより、前記洗浄に用いたエタノールや水を乾燥させるものである。前記乾燥のための所要時間は、この乾燥に十分な時間として設定されるものであり、また、前記所定温度は、乾燥を効率よく行うことができ、かつ、表面改質樹脂成形品１０を変形・変質などさせない程度の温度が選択される。

このようにして形成された表面改質樹脂成形品１０の表面においては、シラノール１４ｂ分子そのものが直接樹脂成形品１２の表面に結合しているので、均等かつ厚さの薄い被覆により表面改質を実現しうる。特に、樹脂表面に所望の特性を有する薄膜で被覆する場合に比べてその薄さが顕著であり、また、被覆が剥離したとしても剥離した被膜が異物となる可能性が低くなる。

以下、前述の合成樹脂の表面改質方法および表面改質された合成樹脂について発明者らが行った実験例を説明する。
（実験例１）
本実験例１においては、樹脂成形品１２を構成する合成樹脂としてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を選択した。また、溶液１６は、エタノール（Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ）および水（Ｈ_２Ｏ）を１：１で混合した２００ｍｌの溶媒１４に対し、シラン化合物としてのシランカップリング材１４ａとして前述の実施例において例示した、n-(6-aminohexyl) aminopropyltrimethoxysilane （Ｎ−（６−アミノヘキシル）アミノプロピルトリメトキシシラン；ＡＨＡＰＳ）を１０μｌ混合したものを用いた。これは、樹脂成形品１２の表面に親水性をもたせることを目的とした選択である。また、樹脂成形品１２は、２０×２０×１０（ｍｍ）の直方体形状とした。

処理の手順としては、前述の図３において説明した手順に準じており、溶液生成工程Ｐ１として前述の溶液１６を生成するとともに、前処理工程Ｐ２として樹脂成形品１２における処理対象となる表面にコロナ放電処理を行った。なお、前処理工程Ｐ２に先立って、樹脂成形品１２の処理対象となる表面をエタノールおよび水などによりあらかじめ洗浄している。

処理工程Ｐ３として、前処理工程Ｐ２を終えた樹脂成形品１２を溶液生成工程Ｐ１で生成した溶液１６中に３０分浸漬した。その後、洗浄・乾燥工程Ｐ４として、エタノール中で超音波洗浄を１０分間行い、さらに水中で超音波洗浄を１０分間行なった。洗浄後に、樹脂成形品１２の表面が乾燥するまで常温で乾燥させた。

このようにして得られた表面改質樹脂成形品１０の表面において、親水性が得られたか否かを評価した結果を表１に示す。この評価はＪＩＳ Ｒ３２５７：１９９９に記載の方法によるものであって、樹脂表面における水の接触角を計測して表示したものである。この接触角が低いほど親水性が得られていることになる。この評価を、本実験例１により得られた表面改質樹脂成形品１０の表面、すなわち、表面改質を行った表面、処理を行っていない樹脂成形品１２の表面、さらに、前述の本実験例１における工程のうち前処理工程Ｐ２を実施せずに得られた表面改質樹脂成形品１０の表面のそれぞれについて行った。

表１に示すように、本実験例１により得られた表面改質樹脂成形品１０の表面（表１の処理（前処理あり））においては、接触角が４９．７°となり、処理を行っていない樹脂成形品１２の表面（表１の材料面）の７７．１°と比べて大きく親水性が改善されていることがわかる。一方、前処理工程Ｐ２を実施せずに得られた表面改質樹脂成形品１０の表面（表１の処理（前処理無し））は接触角が７４．２°となり、処理を行っていない樹脂成形品１２の表面と比べて親水性があまり変化しなかった。このように、前処理工程Ｐ２を行うことで、処理工程Ｐ３におけるシラン化合物層１４の形成、すなわち、シラノール１４ｂの樹脂成形品１２表面への結合が促進されることがわかる。

（実験例２）
本実験例２においては、前述の実験例１に示した工程による本発明の表面改質方法を、複数種類の合成樹脂を材料とする樹脂成形品１２に対して実施した。具体的には、実験例１で用いたポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）に加え、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、６ナイロン、ベークライト（フェノール樹脂）、ポリカーボネイト（ＰＣ）のそれぞれに対して、前述の実験例１と同様の工程を実施した。表２は、本実験例２の表面改質方法をおこなった場合の表面改質樹脂成形品１０の表面における水の接触角度（表２の処理面）と、行っていない樹脂成形品１２の表面における水の接触角度（表２の未処理面）とを、各合成樹脂からなる樹脂成形品１２のそれぞれについて示した表である。なお、本実験例２における評価も、前述の実施例１と同様、ＪＩＳ Ｒ３２５７：１９９９に準じたものである。

表２によれば、樹脂成形品１２を構成する合成樹脂の種類によって程度の差はあるものの、いずれの合成樹脂からなる樹脂成形品１２においても本発明の表面改質方法によって表面に親水性をもたせることができたことがわかる。

（実験例３）
本実験例３は、前述の図３の工程のうち、処理工程Ｐ３における溶液１６の塗布方法の違いによって、得られる表面改質樹脂成形品１０の表面における親水性の違いを確認するためのものである。すなわち、前述の実験例１においては、処理工程Ｐ３として、樹脂成形品１２は溶液１６中に浸漬されたが、実験例３においては、これに加えて、溶液１６を刷毛により塗布する場合と、溶液１６をスプレーにより噴霧して塗布する場合とを行った。実験における樹脂成形品１２、溶液１６の内容や、その他の工程における手順、条件などは実験例１におけるものと同一であるので、説明を省略する。

溶液１６を刷毛により樹脂成形品１２の表面に塗布する際には、樹脂成形品１２の処理しようとする面の全体に溶液１６が行き渡るように複数回塗り重ねるように塗布を行った。また、スプレーにより噴霧して塗布する際には、樹脂成形品１２の処理しようとする面の全体を覆うのに十分な量の溶液１６が樹脂成形品１２の表面に付着する程度の時間だけ噴霧を行った。

表３は本実験例３の結果を説明する表である。表３においては、処理工程Ｐ３として溶液１６に樹脂成形品１２を浸漬した場合の表面改質樹脂成形品１０の表面における水の接触角度（表３の浸漬）、溶液１６を樹脂成形品１２の表面に刷毛で塗布した場合の接触角度（表３の刷毛）、溶液１６を樹脂成形品１２の表面にスプレーにより塗布した場合の接触角度（表３のスプレー）、および、本実施例の表面改質処理を行っていない樹脂成形品１２の表面における水の接触角度（表３の処理なし）とを対比して示している。なお、本実験例３における評価も、前述の実施例１と同様、ＪＩＳ Ｒ３２５７：１９９９に準じたものである。

表３に示すように、処理工程Ｐ３における溶液１６の塗布の方法によらず、得られた表面改質樹脂成形品１０表面の親水性を得られることが確認できる。

（実験例４）
本実験例４においては、複雑な表面形状、特に凹形状を有する樹脂成形品１２に対して本発明の表面改質方法が適用しうることを確認するためのものである。

図６は、本実験例４において樹脂成形品１２として用いられる樹脂成形品の形状を説明する図である。本実験例４における樹脂成形品１２は前述の実験例１と同様にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製であり、その形状は、図６に示すように直方体形状であり、さらに切り欠けを有している。かかる樹脂成形品１２に対し実験例１と同様に表面改質処理を行い、凹形状を構成する面について、親水性が得られたか否かを評価した。

表４は、実験例４において表面改質処理を行って得られた表面改質樹脂成形品１０の凹形状を構成する面１乃至面４（図６参照）のそれぞれについて、表面における水の接触角度と、同形状の本発明の表面改質処理を行っていない樹脂成形品１２の対応する面１乃至面４のそれぞれにおける水の接触角度とを対比して示す表である。

表４に示すように、本実験例４によって得られる表面改質樹脂成形品１０においては、その凹形状を構成する面１乃至４のいずれにおいても、親水性をもたせることができたことがわかる。特に、本実験例４における樹脂成形品１２の凹形状を構成する面においても、溶液１６の塗布およびその溶液１６に含まれるシラノール１４ｂと樹脂成形品１２の表面との結合が良好に行われたと考えられ、凹形状のような表面が複雑な形状であっても表面改質処理を均質に行なうことができると評価しうる。

前述の実施例によれば、多面形状、曲面形状、凸形状、および、凹形状の少なくとも１つを含む複雑な形状を有し、合成樹脂を材料とする樹脂成形品１２の表面に、官能基Ｘとしてアミノ基を有するシラン化合物１４ａ，１４ｂであるＮ−（６−アミノヘキシル）アミノプロピルトリメトキシシランもしくはＮ−（６−アミノヘキシル）アミノプロピルトリメトキシシラノールを反応させ、そのシラン化合物１４ａは官能基Ｘとは異なる基であるアルコキシ基（−ＯＲ_１、−ＯＲ_２、−ＯＲ_３のいずれか）あるいはシラノール基により基材１２の表面と化学的に結合するので、シラン化合物１４ａの有する官能基Ｘに基づく性質を樹脂基材の表面にもたせることができる。

また、前述の実施例によれば、シラン化合物はシランカップリング剤１４ａ、シラノール化合物１４ｂの少なくとも一方を含むものであるので、シランカップリング材の有するアルコキシ基（−ＯＲ_１、−ＯＲ_２または−ＯＲ_３）、もしくはそれに対応するシラノール化合物のシラノール基（−ＳｉＯＨ）を用いて樹脂成形品１２の表面と結合させるとともに、該シランカップリング剤１４ａもしくはシラノール化合物１４ｂの有する官能基Ｘであるアミノ基に基づく性質である親水性を樹脂成形品の表面にもたせることができる。

また、前述の実施例においては、シラン化合物１４ａ，１４ｂの有する官能基Ｘは、表面改質処理によって表面改質樹脂成形品１０が有する性質に応じて選択されるので、表面改質樹脂成形品１０の表面が有すべき所望の性質に応じて、その性質に応じた官能基Ｘを有するシラン化合物１４ａ，１４ｂを選択することにより、さまざまな表面改質を実行しうる。

また、前述の実施例においては、表面改質処理はシラン化合物１４ａ，１４ｂの液相、すなわち、シラン化合物１４ａ，１４ｂが溶解もしくは混合された溶液１６においてなされるので、樹脂成形品１２が多面形状、曲面形状、凸形状、および、凹形状の少なくとも１つを含むような複雑な形状を有する場合であっても溶液１６が表面改質処理を行おうとする樹脂成形品１２の表面に行き渡り、均質にムラなく表面改質処理を行うことができる。

前述の実施例においては、洗浄・乾燥工程Ｐ４における洗浄には、エタノールによる超音波洗浄と水による超音波洗浄とが用いられたが、これに限られるものではない。前述のように、溶液１６中の溶媒１５を排除したり、また、溶液１６中の未反応のシラン化合物１４ａ，１４ｂを排除することができれば、他の手段でもよく、例えば、エタノールもしくは水のいずれかであってもよく、他の溶剤によってもよい。また、洗浄の方法も超音波洗浄に限定されるものではない。

前述の実施例においては、表面改質樹脂成形品１０の表面に親水性を備えようとする例として、官能基Ｘとしてアミノ基が用いられたが、これに限られず、表面に備えようとする性質に応じてさまざまな官能基Ｘが用いられうる。例えば表面改質樹脂成形品１０の表面に親水性を備えようとする場合には、前述のアミノ基の他に、水酸基（−ＯＨ）、カルボン酸基（−ＣＯＯＨ）、スルホン酸基（−ＳＯ_３Ｈ），チオール基（−ＳＨ）、シアノ基（−ＣＮ）、イソシアネート基（−ＮＣＯ）などが用いられる。撥水性や耐酸性を備えようとする場合は例えばアルキル基（−ＣｎＨ２Ｎ＋１）、アリル基（−ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２）、アリール基、アリールアルキル基、フルオロ（−Ｆ）基が用いられ、耐溶剤性を備えようとする場合は例えばフルオロ基が用いられる。また、帯電防止効果や反射防止効果を備えようとする場合においても、その効果に対応する官能基Ｘを有するシランカップリング剤１４ａやシラノール１４ｂが、それぞれ選択されうる。

前述の実施例においては、樹脂成形品１２に凹形状を含む場合の例が示されたが、これに限られず、例えば曲面形状や、多面体、あるいは凸形状を有する場合など、面が複雑に入り組むような場合であっても、一様に表面均質処理が可能である。

図７乃至図９は、前述の実験例で示された樹脂成形品１２に代えて用いられ得る、樹脂成形品１２の形状の一例を説明する図である。図７（ａ）は、直方体状、すなわち多面体とされた樹脂の一面に半球状、すなわち曲面状の凸部２２が設けられた例であり、図７（ｂ）は、直方体状とされた樹脂の一面に半球状、すなわち曲面状の凹部２４が設けられた例である。図８（ａ）は、図７（ａ）で示した曲面状の凸部２２に加え、さらに断面が長方形の柱状の突起部（凸部）２８ａおよび２８ｂが設けられると共に、断面が円状の有底穴部（凹部）２６ａおよび２６ｂが設けられた例であり、図８（ｂ）は、図７（ｂ）で示した曲面状の凹部２４に加え、さらに断面が長方形の有底穴部（凹部）３２ａおよび３２ｂが設けられると共に、断面が円状の柱状の突起部（凸部）３０ａおよび３０ｂが設けられた例である。また、図９（ａ）は、図７（ａ）で示した曲面状の凸部２２に加え、さらに凸条３６が凸部２２が設けられた面とは別の面に設けられるとともに、凹溝３４がさらに別の面に設けられた例であり、図９（ｂ）は、図７（ｂ）で示した曲面状の凹部２４に加え、さらに凸部としての凸条３８が凹部２４が設けられた面とは別の面に設けられるとともに、凹部としての凹溝４０がさらに別の面に設けられた例である。これらの図７乃至図９に示すように成形された樹脂成形品１２に対しても、すなわち、複数の面、曲面、凹部、凸部などを含む形状に対しても本実施例に示す方法により好適に表面改質を行ない、表面改質樹脂成形品１０を生成することができる。なお、図６乃至図９に示す樹脂成形品１２の形状は一例に過ぎず、その他の形状であってもよく、あるいは、例えば図８乃至９に示された複数の曲面状の凸部、曲面状の凹部、柱状の凸部、有底穴状の凹部、凸条、凹溝などの形状の１つ以上を含むものであってもよく、凸部、凹部の形状や、凸条、凹溝の断面などは前述のものに限定されない。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：表面改質樹脂成形品
１２：樹脂成形品
１４：シラン化合物層
１４ａ：シランカップリング剤
１４ｂ：シラノール
１５：溶媒
１６：溶液
２２：曲面、凸部
２４：曲面、凹部
２６、３２：凹部（有底穴部）
２８、３０：凸部（突起部）
３４、４０：凹部（凹溝）
３６、３８：凸部（凸条）

Claims (4)

1. 樹脂成形品の表面にシラン化合物を反応させることによって得られる表面改質処理がなされた表面改質樹脂成形品であって、
   該樹脂成形品は、多面形状、曲面形状、凸形状、および、凹形状の少なくとも１つを有し、
   前記シラン化合物は官能基を有する一方、該シラン化合物は前記官能基とは異なる基により前記樹脂成形品の表面と化学的に結合すること、を特徴とする表面改質樹脂成形品。
2. 前記シラン化合物はシランカップリング剤、シラノール化合物の少なくとも一方を含むこと、
   を特徴とする請求項１に記載の表面改質樹脂成形品。
3. 前記シラン化合物の有する官能基は、前記表面改質処理によって前記合成樹脂が有する性質に応じて選択されること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の表面改質樹脂成形品。
4. 前記シラン化合物は液相において前記樹脂成形品の表面と反応させられること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の表面改質樹脂成形品。

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