JP2021120421A - プライマー組成物、機能性部材及び機能性部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機能性部材の機能層に、より多くのシランカップリング剤を導入できるプライマー組成物、機能性部材及び機能性部材の製造方法。【解決手段】特定の構造を有するアルコキシシラン（Ａ）と、下記一般式（ＩＩ−１）及び下記一般式（ＩＩ−２）で表される化合物から選ばれる１種以上のアミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）と、有機溶媒（Ｃ）と、を含有するプライマー組成物。［化１］（式（ＩＩ−１）、式（ＩＩ−２）中、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ独立に炭素数１又は２のアルキル基を表す。ｘは１〜６の整数、ｙは１〜１０の整数、ｎは０〜１０の整数、ｚは１〜１０の整数、ｗは１〜１０の整数である。）【選択図】なし

Description

本発明は、プライマー組成物、機能性部材及び機能性部材の製造方法に関する。

便器、洗面台等水回りに設置される樹脂製品に対して、樹脂製品の表面に親水性、抗菌性等の様々な機能性を付与するための表面改質処理が行われている。このような表面改質処理の一つに、樹脂製品の表面に機能性を付与する機能層を設ける処理がある。機能層の原料として、様々な機能性を有する官能基が導入されたシランカップリング剤が用いられる。機能層を設ける処理においては、樹脂製品と機能層との密着性を高めるために、樹脂製品の表面と機能層との間にプライマー層を設ける処理が行われることがある。プライマー層は、プライマー組成物から形成される。

例えば、特許文献１には、基材上に、親水性を有するシランカップリング剤から形成される上塗層（機能層）と、特定の構造を有するアルコキシシランを含有するプライマー組成物から形成される下塗層（プライマー層）とを有する親水性部材が提案されている。特許文献１の親水性部材では、基材の表面にプライマー層が設けられることにより、基材と機能層との密着性が高められている。

特許第５１２４４９６号公報

特許文献１の親水性部材の親水性をより高めるためには、親水性を有するシランカップリング剤をより多く導入する必要がある。
しかしながら、特許文献１の親水性部材に形成された機能層に導入されるシランカップリング剤の導入量は、充分ではなかった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、機能性部材の機能層に、より多くのシランカップリング剤を導入できるプライマー組成物、機能性部材及び機能性部材の製造方法を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の一態様は、下記一般式（Ｉ−１）で表される化合物及び下記一般式（Ｉ−２）で表される化合物から選ばれる１種以上のアルコキシシラン（Ａ）と、下記一般式（ＩＩ−１）で表される化合物及び下記一般式（ＩＩ−２）で表される化合物から選ばれる１種以上のアミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）と、有機溶媒（Ｃ）と、を含有するプライマー組成物である。

式（Ｉ−１）中、Ｒ^１は、それぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基を表す。式（Ｉ−２）中、Ｒ^２は、それぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基を表す。ｍは、０〜１０００である。

式（ＩＩ−１）中、Ｒ^３は、それぞれ独立に炭素数１又は２のアルキル基を表す。ｘは、１〜６の整数、ｙは、１〜１０の整数、ｎは、０〜１０の整数である。式（ＩＩ−２）中、Ｒ^４は、それぞれ独立に炭素数１又は２のアルキル基を表す。ｚは、１〜１０の整数、ｗは、１〜１０の整数である。

このような構成によれば、プライマー組成物の硬化物であるプライマー層の表面に、より多くのシラノール基を形成できる。その結果、より多くのシランカップリング剤との結合が可能となる。

本発明の一態様は、樹脂基材と、前記樹脂基材の一方の面に位置するプライマー層と、前記プライマー層の表面に位置する機能層と、を備える機能性部材であって、前記プライマー層は、前記プライマー組成物の硬化物である、機能性部材である。

このような構成によれば、より多くのシランカップリング剤を機能層に導入でき、より機能性に優れる機能性部材とすることができる。

本発明の一態様は、前記機能層が、親水性を備える親水層である、機能性部材である。

このような構成によれば、より多くの親水性を備えるシランカップリング剤を機能層に導入でき、より親水性に優れる親水層を備える機能性部材（親水性部材）とすることができる。

本発明の一態様は、樹脂基材の一方の面に、前記プライマー組成物を塗布し、硬化させる工程を有する、機能性部材の製造方法である。

このような構成によれば、より多くのシランカップリング剤を機能層に導入できるプライマー層を形成できる。その結果、より機能性に優れる機能性部材を製造できる。

本発明のプライマー組成物によれば、機能性部材の機能層に、より多くのシランカップリング剤を導入できる。

本発明の実施形態による機能性部材の断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１を参照して説明する。
図１に示す機能性部材１００は、樹脂基材１０の一方の面に、プライマー層２０と、機能層３０とを備える。すなわち、機能性部材１００は、樹脂基材１０と、プライマー層２０と、機能層３０とをこの順で備える。

機能性部材１００の厚さＴ_１００は、特に限定されないが、例えば、０．００１〜５００ｍｍが好ましく、０．００１〜３００ｍｍがより好ましく、０．００１〜２００ｍｍがさらに好ましい。厚さＴ_１００が上記下限値以上であると、機能性部材１００の強度が高められやすくなる。厚さＴ_１００が上記上限値以下であると、機能性部材１００を軽量にでき、取り扱いが容易になる。
機能性部材１００の厚さＴ_１００は、例えば、ノギスを用いて測定できる。

樹脂基材１０としては、一般的なプラスチック材料を用いることができる。樹脂基材１０の素材としては、例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、ナイロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）樹脂等が挙げられる。樹脂基材１０の素材としては、耐熱性に優れる観点から、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、ＰＥＴ、ＰＣ、ＵＰ樹脂が好ましい。
樹脂基材１０の素材としては、ガラス繊維、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、シリカ等の充填剤を配合した樹脂を用いてもよい。

樹脂基材１０の厚さＴ_１０は、特に限定されないが、例えば、０．００１〜５００ｍｍが好ましく、０．００１〜３００ｍｍがより好ましく、０．００１〜２００ｍｍがさらに好ましい。厚さＴ_１０が上記下限値以上であると、機能性部材１００の強度が高められやすくなる。厚さＴ_１０が上記上限値以下であると、機能性部材１００を軽量にでき、取り扱いが容易になる。
樹脂基材１０の厚さＴ_１０は、例えば、ノギスを用いて測定できる。

プライマー層２０は、本発明のプライマー組成物の硬化物である。本明細書において、硬化物とは、加水分解性アルコキシシラン及びその加水分解縮重合物から選ばれる１種以上が熱、触媒等によって縮重合又は架橋して不溶不融となったものをいう。
本発明のプライマー組成物は、アルコキシシラン（Ａ）と、アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）と、有機溶媒（Ｃ）とを含有する。

アルコキシシラン（Ａ）は、下記一般式（Ｉ−１）で表される化合物及び下記一般式（Ｉ−２）で表される化合物から選ばれる１種以上である。

式（Ｉ−１）中、Ｒ^１は、それぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基を表す。式（Ｉ−２）中、Ｒ^２は、それぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基を表す。ｍは、０〜１０００である。

式（Ｉ−１）で表される化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシランが挙げられる。式（Ｉ−１）で表される化合物のうち、脱水縮合しやすい観点から、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましい。

式（Ｉ−２）で表される化合物としては、例えば、Ｒ^２がメチル基でｍが０〜１０００の化合物、Ｒ^２がエチル基でｍが０〜１０００の化合物、Ｒ^２がブチル基でｍが０〜１０００の化合物が挙げられる。
式（Ｉ−２）で表される化合物のｍは、重合度を表し、０〜１０００であり、１０〜８０が好ましく、３０〜５０がより好ましい。重合度ｍが上記下限値以上であると、プライマー層２０の表面に、より多くのシラノール基を形成しやすい。重合度ｍが上記上限値以下であると、有機溶媒（Ｃ）に溶解しやすい。式（Ｉ−２）で表される化合物は、２分子以上のテトラアルコキシシランが分子間で脱水縮合した重合体である。なお、重合度ｍが０の場合、式（Ｉ−２）で表される化合物は、テトラアルコキシシラン２分子が脱水縮合したテトラアルコキシシランの２量体である。
重合度ｍは、テトラアルコキシシランの濃度、脱水縮合するときの温度等により制御できる。

式（Ｉ−２）で表される化合物としては、式（Ｉ−１）で表されるテトラアルコキシシランを脱水縮合して重合してもよいし、市販のものを用いてもよい。式（Ｉ−２）で表される化合物の市販のものとしては、例えば、三菱ケミカル（株）製のメチルシリケートオリゴマーＭＳ５１、ＭＳ５６等が挙げられる。

アルコキシシラン（Ａ）の含有量は、プライマー組成物の総質量に対して、０．０１〜１．０質量％が好ましく、０．０２〜０．５質量％がより好ましく、０．０３〜０．３質量％がさらに好ましい。アルコキシシラン（Ａ）の含有量が上記下限値以上であると、機能層３０により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。アルコキシシラン（Ａ）の含有量が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材１０に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。

アルコキシシラン（Ａ）に由来するケイ素原子の物質量は、プライマー組成物１ｇに対して、１．０〜６０μｍｏｌ／ｇが好ましく、１．９〜３０μｍｏｌ／ｇがより好ましく、２．８〜２０μｍｏｌ／ｇがさらに好ましい。アルコキシシラン（Ａ）に由来するケイ素原子の物質量が上記下限値以上であると、機能層３０により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。アルコキシシラン（Ａ）に由来するケイ素原子の物質量が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材１０に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。
アルコキシシラン（Ａ）に由来するケイ素原子の物質量は、アルコキシシラン（Ａ）の元素分析によって求めることができる。

アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）は、下記一般式（ＩＩ−１）で表される化合物及び下記一般式（ＩＩ−２）で表される化合物から選ばれる１種以上である。

式（ＩＩ−１）中、Ｒ^３は、それぞれ独立に炭素数１又は２のアルキル基を表す。ｘは、１〜６の整数、ｙは、１〜１０の整数、ｎは、０〜１０の整数である。式（ＩＩ−２）中、Ｒ^４は、それぞれ独立に炭素数１又は２のアルキル基を表す。ｚは、１〜１０の整数、ｗは、１〜１０の整数である。

式（ＩＩ−１）中、ｘは、１〜６の整数であり、２〜６が好ましい。ｘが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン（Ａ）の加水分解と加水分解に続く縮重合反応を促進しやすい。
式（ＩＩ−１）中、ｙは、１〜１０の整数であり、２〜３が好ましい。ｙが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン（Ａ）の脱水縮合反応を促進しやすい。
式（ＩＩ−１）中、ｎは、０〜１０の整数であり、１〜２が好ましい。ｎが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン（Ａ）の脱水縮合反応を促進しやすい。

式（ＩＩ−１）で表される化合物としては、例えば、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（６−アミノヘキシル）アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（６−アミノヘキシル）アミノプロピルトリエトキシシラン、トリメトキシシリルプロピルジエチレントリアミン等が挙げられる。式（ＩＩ−１）で表される化合物としては、シランカップリング剤との密着性がより発揮されやすい観点から、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（６−アミノヘキシル）アミノプロピルトリメトキシシランが好ましい。

式（ＩＩ−２）中、ｚは、１〜１０の整数であり、２〜４が好ましい。ｚが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン（Ａ）の脱水縮合反応を促進しやすい。
式（ＩＩ−２）中、ｗは、１〜１０の整数であり、２〜４が好ましい。ｗが上記数値範囲内であると、アルコキシシラン（Ａ）の脱水縮合反応を促進しやすい。

式（ＩＩ−２）で表される化合物としては、例えば、ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）アミン、ビス（３−（トリメトキシシリル）プロピル）アミン等が挙げられる。式（ＩＩ−２）で表される化合物としては、加水分解しやすい観点から、ビス（３−（トリメトキシシリル）プロピル）アミンが好ましい。

アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）の含有量は、プライマー組成物の総質量に対して、０．０００２〜１質量％が好ましく、０．００２〜０．６質量％がより好ましく、０．０１〜０．３質量％がさらに好ましい。アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）の含有量が上記下限値以上であると、機能層３０により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）の含有量が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材１０に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。

アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）に由来するケイ素原子の物質量は、プライマー組成物１ｇに対して、０．０１〜６０μｍｏｌ／ｇが好ましく、０．１〜３０μｍｏｌ／ｇがより好ましく、０．５〜１５μｍｏｌ／ｇがさらに好ましい。アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）に由来するケイ素原子の物質量が上記下限値以上であると、機能層３０により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）に由来するケイ素原子の物質量が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材１０に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。
アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）に由来するケイ素原子の物質量は、アルコキシシラン（Ａ）に由来するケイ素原子の物質量と同様の方法で求めることができる。

プライマー組成物中のアミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）に由来するケイ素原子の物質量と、アルコキシシラン（Ａ）に由来するケイ素原子の物質量との比（以下、Ｂ／Ａ比ともいう。）は、０．００５〜１が好ましく、０．０１５〜０．５がより好ましく、０．０５〜０．２がさらに好ましい。Ｂ／Ａ比が上記下限値以上であると、機能層３０により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。Ｂ／Ａ比が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材１０に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。

アルコキシシラン（Ａ）の含有量と、アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）の含有量との合計（以下、Ａ＋Ｂ量ともいう。）は、プライマー組成物の総質量に対して、０．０１〜５質量％が好ましく、０．０２〜３質量％がより好ましく、０．０４〜１．２質量％がさらに好ましい。Ａ＋Ｂ量が上記下限値以上であると、機能層３０により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。Ａ＋Ｂ量が上記上限値以下であると、プライマー組成物を樹脂基材１０に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。

有機溶媒（Ｃ）は、アルコキシシラン（Ａ）と、アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）とを溶解又は分散し、プライマー組成物とするものであれば、特に限定されない。有機溶媒（Ｃ）としては、例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール（ＩＰＡ）、１−ブタノール、２−ブタノール、２−メチル−２−プロパノール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン系溶媒、ジクロロメタン、トリクロロメタン等の塩素系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピルなどのエステル系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶媒等が挙げられる。これらの有機溶媒の中でも、アルコキシシラン（Ａ）及びアミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）を溶解しやすいアルコール系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、アルコール系溶媒がより好ましく、エタノール、２−プロパノール、１−ブタノールがさらに好ましい。
有機溶媒（Ｃ）は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

有機溶媒（Ｃ）の含有量は、プライマー組成物の総質量に対して、９５〜９９．９９質量％が好ましく、９７〜９９．９８質量％がより好ましく、９８．８〜９９．９６質量％がさらに好ましい。有機溶媒（Ｃ）の含有量が上記下限値以上であると、プライマー組成物を樹脂基材１０に塗布した際の外観変化を抑制しやすい。有機溶媒（Ｃ）の含有量が上記上限値以下であると、機能層３０により多くのシランカップリング剤を導入しやすい。

本発明のプライマー組成物は、必要に応じて、アルコキシシラン（Ａ）、アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）及び有機溶媒（Ｃ）を除く任意成分を含有してもよい。任意成分としては、例えば、表面調整剤、水等が挙げられる。
本発明のプライマー組成物が任意成分を含有する場合、任意成分の含有量は、プライマー組成物の総質量に対して、０．００００１〜１質量％が好ましい。

プライマー層２０の厚さＴ_２０は、特に限定されないが、例えば、０．００１〜２μｍが好ましく、０．００２〜０．６μｍがより好ましく、０．００５〜０．２μｍがさらに好ましい。厚さＴ_２０が上記下限値以上であると、プライマー層２０の表面に機能層３０を均一に形成しやすい。厚さＴ_２０が上記上限値以下であると、樹脂基材１０の一方の面と、プライマー層２０との密着性を向上しやすい。
プライマー層２０の厚さＴ_２０は、Ｘ線電子分光装置等を用いて測定できる。

機能層３０は、樹脂基材１０に様々な機能性を付与できる層である。
機能層３０としては、親水性を備える親水層、撥水性を備える撥水層、抗菌性を備える抗菌層等が挙げられる。機能層３０としては、水回りに用いる観点から、親水性を備える親水層が好ましい。

機能層３０は、シランカップリング剤を含有する。本明細書において、シランカップリング剤とは、有機物とケイ素から構成される化合物で、分子中に２個以上の異なる反応基を有する化合物をいう。反応基のうちの一つは、無機質材料と化学結合する反応基で、もう一つは、有機質材料と化学結合する反応基である。シランカップリング剤を用いることで、通常では非常に結びつきにくい有機質材料と無機質材料とを結びつけることができる。

シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、５−ヘキセニルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、４−ビニルフェニルトリメトキシシラン、３−（４−ビニルフェニル）プロピルトリメトキシシラン、４−ビニルフェニルメチルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、及びこれらの部分加水分解物等が挙げられる。シランカップリング剤としては、操作性、副生物の留去のしやすさから、メトキシシラン又はエトキシシランが好ましい。
これらのシランカップリング剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

機能層３０は、シランカップリング剤以外に、樹脂基材１０に様々な機能性を付与できる化合物を含有してもよい。様々な機能性とは、親水性、撥水性、抗菌性等が挙げられる。
親水性を付与できる化合物としては、特開２０１６−０２０４６１号公報に記載の親水性化合物が挙げられる。前記親水性化合物としては、例えば、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミドスルホン酸ナトリウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、２−ナトリウムスルホエチルメタクリレート、アリルスルホン酸ナトリウム、ｐ−スチレンスルホン酸ナトリウム、３−メルカプト−１−プロパンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。
撥水性を付与できる化合物としては、ＫＢＭ−１７０３（信越化学工業（株）製）等のシランカップリング剤が挙げられる。
抗菌性を付与できる化合物としては、ＡＥＭ―５７００（ＡＥＧＩＳ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＳ社製）等のシランカップリング剤が挙げられる。

機能層３０の厚さＴ_３０は、特に限定されないが、例えば、０．０００４〜１μｍが好ましく、０．０００８〜０．５μｍがより好ましく、０．００１〜０．３μｍがさらに好ましい。厚さＴ_３０が上記下限値以上であると、樹脂基材１０に充分な機能性を付与しやすい。厚さＴ_３０が上記上限値以下であると、プライマー層２０との密着性を向上しやすい。
機能層３０の厚さＴ_３０は、Ｘ線電子分光装置等を用いて測定できる。

シランカップリング剤の導入量は、プライマー層２０のシラノール基の量に比例する。プライマー層２０のシラノール基の量は、赤外分光法のシロキサン結合のピークにより確認できる。シロキサン結合のピークが大きいほど、プライマー層２０のシラノール基の量が多い。赤外分光法のシロキサン結合のピークは、１０５０ｃｍ^−１付近に見られる。
プライマー層２０のシラノール基の量は、赤外分光法のメチレン基のピークによっても確認できる。メチレン基のピークが小さいほど、プライマー層２０に残存するアルコキシ基が少なく、その分シラノール基が多い。赤外分光法のメチレン基のピークは、２９５０ｃｍ^−１付近に見られる。

機能性部材１００としては、水回りに用いる観点から、親水性を備える親水性部材が好ましい。
機能性部材１００が親水性部材である場合、機能性部材１００の親水性を評価する指標として、機能性部材１００の表面に水滴を滴下し、水の接触角を測定する方法が挙げられる。水の接触角を測定する装置は、例えば、接触角計（協和界面科学（株）製）が用いられる。滴下液は蒸留水、滴下量は１．０μＬとし、接触角の計算は、θ／２法により算出できる。
水の接触角は０°から１８０°で規定され、角度が小さいほど親水性である。機能性部材１００が親水性部材である場合、水の接触角は０〜６０°が好ましく、０〜４０°がより好ましく、０〜３０°がさらに好ましい。水の接触角が上記上限値以下であると、機能性部材１００は親水性に優れる。水の接触角の下限値は小さいほど好ましいが、実質的には５°程度である。

親水性部材が適用可能な用途としては、例えば、住宅設備、便器、浴槽、洗面台、台所用品、窓、扉、床、机、車両のボディ、ソーラーパネル、壁、ディスプレイ、看板、タッチパネル等が挙げられる。

機能性部材１００が撥水性部材である場合、機能性部材１００の撥水性を評価する指標としては、機能性部材１００の親水性を評価する指標と同様、水の接触角を測定する方法が挙げられる。
機能性部材１００が撥水性部材である場合、水の接触角は６０〜１８０°が好ましく、７０〜１８０°がより好ましく、８０〜１８０°がさらに好ましい。水の接触角が上記下限値以上であると、機能性部材１００は撥水性に優れる。水の接触角の上限値は大きいほど好ましいが、実質的には１５０°程度である。

撥水性部材が適用可能な用途としては、例えば、住宅設備、便器、浴槽、洗面台、台所用品、窓、扉、床、机、車両のボディ、ソーラーパネル、壁、ディスプレイ、看板、タッチパネル等が挙げられる。

機能性部材１００が抗菌性部材である場合、機能性部材１００の抗菌性の評価は、ＪＩＳ Ｚ２８０１に記載の抗菌性試験方法に準じて行われる。機能性部材１００の抗菌性は、ＪＩＳ Ｚ２８０１に規定する抗菌活性値に基づいて判断される。抗菌活性値が２．０以上であると、機能性部材１００は、抗菌性に優れる。

抗菌性部材が適用可能な用途としては、例えば、住宅設備、便器、浴槽、洗面台、台所用品、窓、扉、床、机、壁、ハンドル、タッチパネル、玩具、医療機器等が挙げられる。

機能性部材１００の形状は特に限定されず、例えば、平面視矩形であってもよく、平面視楕円形であってもよい。

本発明の機能性部材の製造方法は、プライマー層を形成する工程と、機能層を形成する工程とを含む。本発明の機能性部材の製造方法により、樹脂基材の一方の面に位置するプライマー層と、前記プライマー層の表面に位置する機能層と、を備える機能性部材が得られる。
プライマー層を形成する工程は、樹脂基材の一方の面に、本発明のプライマー組成物を塗布し、硬化させる工程である。

本発明のプライマー組成物は、アルコキシシラン（Ａ）及びアミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）と、必要に応じて表面調整剤（任意成分）とを有機溶媒（Ｃ）に溶解後、攪拌することで得られる。プライマー組成物を攪拌する方法は特に限定されず、常法により攪拌することができる。
プライマー組成物を樹脂基材１０の一方の面に塗布する方法は特に限定されず、例えば、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法、フィルムアプリケーター法、スクリーン印刷法、バーコーター法、刷毛塗り、スポンジ塗り等の方法が適用できる。
プライマー組成物の塗布量は特に限定されず、例えば、１００ｃｍ×１００ｃｍの大きさの樹脂基材１０に対し、１〜５０ｇが好ましく、５〜２０ｇがより好ましい。プライマー組成物の塗布量が上記数値範囲内であると、プライマー層２０の厚さＴ_２０を０．００１〜２μｍにしやすい。

プライマー組成物を塗布する前に、樹脂基材１０の一方の面をあらかじめ脱脂しておくことが好ましい。樹脂基材１０の一方の面をあらかじめ脱脂しておくことで、樹脂基材１０とプライマー層２０との密着性をより高めることができる。脱脂には、アセトン、エタノール、２−プロパノール等の有機溶媒を用いることができる。

プライマー組成物を硬化させる方法は特に限定されず、任意の温度で加熱して硬化させる方法が挙げられる。プライマー組成物を硬化させる温度は、プライマー組成物の組成、塗布量、硬化時間を勘案して適宜決定できる。プライマー組成物を硬化させる温度は、例えば、１５〜１２０℃が好ましく、３０〜１００℃がより好ましい。プライマー組成物を硬化させる温度が上記下限値以上であると、アルコキシシラン（Ａ）及びアミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）の脱水縮合反応が進行しやすい。プライマー組成物を硬化させる温度が上記上限値以下であると、樹脂基材１０の変質を抑制しやすい。

機能層を形成する工程は、プライマー層の表面にシランカップリング剤を含む機能性を付与できる化合物（以下、「機能性付与化合物」ともいう。）を塗布し、硬化させる工程である。
機能性付与化合物をプライマー層２０の表面に塗布する方法は特に限定されず、プライマー組成物を樹脂基材１０の一方の面に塗布する方法と同様の方法が適用できる。
機能性付与化合物の塗布量は、例えば、プライマー層２０の面積１００ｃｍ×１００ｃｍに対し、２〜５０ｇが好ましく、５〜２０ｇがより好ましい。機能性付与化合物の塗布量が上記数値範囲内であると、機能層３０の厚さＴ_３０を０．０００４〜１μｍにしやすい。

機能性付与化合物を硬化させる方法は特に限定されず、任意の温度で加熱して硬化させる方法が挙げられる。機能性付与化合物を硬化させる温度は、機能性付与化合物の組成、塗布量、硬化時間を勘案して適宜決定できる。機能性付与化合物を硬化させる温度は、例えば、１５〜１２０℃が好ましく、３０〜１００℃がより好ましい。機能性付与化合物を硬化させる温度が上記下限値以上であると、シランカップリング剤の脱水縮合反応が進行しやすい。機能性付与化合物を硬化させる温度が上記上限値以下であると、樹脂基材１０の変質を抑制しやすい。

機能性付与化合物としては、親水性付与化合物、撥水性付与化合物、抗菌性付与化合物等が挙げられる。機能性付与化合物は、シランカップリング剤を含有していればよく、シランカップリング剤そのものでもよい。親水性付与化合物としては、上述した親水性化合物とシランカップリング剤との混合物が挙げられる。撥水性付与化合物としては、上述したＫＢＭ−１７０３（信越化学工業（株）製）等が挙げられる。抗菌性付与化合物としては、上述したＡＥＭ−５７００（ＡＥＧＩＳ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＳ社製）等が挙げられる。

プライマー層を形成する工程により、樹脂基材１０の一方の面にプライマー層２０が形成される。機能層を形成する工程により、プライマー層２０の表面に機能層３０が形成された機能性部材１００が得られる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記の実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

上述の実施形態では、樹脂基材１０の一方の面にプライマー層２０が設けられている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、樹脂基材１０の両方の面にプライマー層２０が設けられていてもよい。
また、上述の実施形態では、樹脂基材１０の一方の面に機能層３０が設けられている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、樹脂基材１０の両方の面に機能層３０が設けられていてもよい。

次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
本実施例において使用したアルコキシシラン（Ａ）、アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）は、下記の［使用原料］に示す通りである。

［使用原料］
≪アルコキシシラン（Ａ）≫
ＭＳ５６：メチルシリケートオリゴマーＭＳ５６、式（Ｉ−２）におけるＲ^２がメチル基、ｍが０〜９８、三菱ケミカル（株）製。
ＭＳ５１：メチルシリケートオリゴマーＭＳ５１、式（Ｉ−２）におけるＲ^２がメチル基、ｍが０〜９８、三菱ケミカル（株）製。
ＴＥＯＳ：テトラエトキシシラン、式（Ｉ−１）におけるＲ^１がエチル基、東京化成工業（株）製。
ＴＢＯＳ：テトラブトキシシラン、式（Ｉ−１）におけるＲ^１がｎ−ブトキシ基、東京化成工業（株）社製。

≪アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）≫
ＫＢＭ６０３：３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、式（ＩＩ−１）におけるＲ^３がメチル基、ｘが２、ｙが３、ｎが１、信越化学工業（株）製。
ＫＢＥ６０３：３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、式（ＩＩ−１）におけるＲ^３がエチル基、ｘが２、ｙが３、ｎが１、信越化学工業（株）製。
ＫＢＭ９０３：３−アミノプロピルトリメトキシシラン、式（ＩＩ−１）におけるＲ^３がメチル基、ｙが３、ｎが０、信越化学工業（株）製。
ＫＢＥ９０３：３−アミノプロピルトリエトキシシラン、式（ＩＩ−１）におけるＲ^３がエチル基、ｙが３、ｎが０、信越化学工業（株）製。
ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）アミン：式（ＩＩ−２）におけるＲ^４がエチル基、ｚが３、ｗが３、Ｆｌｕｏｒｏｃｈｅｍ Ｌｔｄ．製。

［実施例１］
≪プライマー組成物の調液≫
アルコキシシラン（Ａ）としてＭＳ５６をケイ素原子の物質量に換算して５．６μｍｏｌ／ｇ、アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）としてＫＢＭ−６０３をケイ素原子の物質量に換算して１．０μｍｏｌ／ｇ、１−ブタノール２０ｇに混合し、５分攪拌して溶解させ、１−ブタノールを９９．５質量％含有するプライマー組成物を得た。表１〜４中、「−」は、該当する成分が添加されていないことを示す。

≪プライマー層の形成≫
樹脂基材としてＵＰを用い、ＵＰの表面をアセトンで拭いた後、２−プロパノール（ＩＰＡ）で拭いて脱脂した。
続いて、プライマー組成物０．１ｇを、脱脂した大きさ５ｃｍ×１０ｃｍの樹脂基材の一方の面にバーコーター法で塗布した。その後、電気オーブンを用いて温度６０℃で３０分間静置してプライマー組成物を硬化し、厚さ０．１μｍのプライマー層を形成した。

≪親水層の形成≫
３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン１質量部、１−メトキシ−２−プロパノール９８質量部を室温で攪拌混合した後に、７０質量％イセチオン酸水溶液１質量部を加えて、さらに５分間攪拌し、加水分解を行った（溶液１の調製）。得られた溶液１をプライマー層の表面にウエスで塗布した後に、１００℃で１０秒間加熱し、溶媒等を揮発させるとともに３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランから生じたシラノール基とプライマー層の表面のシラノール基を脱水縮合反応させて親水層の元となる層が形成された基材を得た。
次に、イオン交換水２７．５質量部、尿素１０質量部を混合して尿素が溶解するまで攪拌した後、親水性化合物としてＮ−ｔ−ブチルアクリルアミドスルホン酸ナトリウム（５０質量％水溶液、数平均分子量２２９）５０．０質量部、ＢＡＳＦ社製ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）５００（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとベンゾフェノンとの混合物）２．５質量部、イソプロピルアルコール１０．０質量部を加え、透明な均一溶液となるまで攪拌した（溶液２の調製）。えられた溶液２を前記基材にウエスで２０ｇ塗付し、メタルハライドランプにより１ｃｍ^２当たり３０ｍＷの強度で１０秒間照射した後、前記基材を水洗し、厚さ３ｎｍの親水層を備えた厚さ５ｍｍの親水性部材を作製した。なお、溶液１と溶液２とを合わせたものを親水性付与化合物とする。表中の数値は、親水性化合物（Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミドスルホン酸ナトリウム）の質量である。

＜接触角の測定＞
得られた親水性部材の表面に水滴を滴下し、その接触角を測定した。接触角を測定する装置として、接触角計（協和界面科学（株）製）を用いた。滴下液は蒸留水、滴下量は１．０μＬとし、接触角の計算は、θ／２法により算出した。接触角が小さいほど親水性に優れると評価した。

［実施例２〜７］
表１に示す樹脂基材を用いた以外は、実施例１と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。

［実施例８〜２０］
表２〜３に示すプライマー組成物を用いた以外は、実施例１と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。

［実施例２１］
≪プライマー層の形成≫
実施例１と同様に、プライマー層を形成した。

≪撥水層の形成≫
ＫＢＭ−１７０３（信越化学工業（株）製）１質量部、１−メトキシ−２−プロパノール９８質量部を室温で攪拌混合した後に、７０質量％イセチオン酸水溶液１質量部を加えて、さらに５分間攪拌し、加水分解を行った（溶液３（撥水性付与化合物）の調製）。溶液３をプライマー層の表面にウエスで１０ｇ塗布し、室温（２５℃）で乾燥させて、厚さ１ｎｍの撥水層を備えた厚さ５ｍｍの撥水性部材を作製した。撥水性の評価は、親水性の評価と同様に接触角の測定を行った。

［実施例２２］
≪抗菌層の形成≫
イオン交換水２３０ｍＬにトリメシン酸０．７５ｇを６０℃で加熱しながら撹拌し溶解させて、室温（２５℃）まで放冷し、溶液４を作製した。イオン交換水７６．６ｍＬにＡＥＭ５７００（ＡＥＧＩＳ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＳ社製）１２ｇを混合し、７分間撹拌し溶液５とした。これら溶液４と溶液５を混合し、溶液６（抗菌性付与化合物）とした。溶液６にプライマー層を形成した樹脂基材を３０分間浸漬した後に取出し、電気オーブンを用いて温度９０℃で６０分間養生し、厚さ３ｎｍの抗菌層を備えた厚さ５ｍｍの抗菌性部材を作製した。
抗菌性の評価は、ＪＩＳ Ｚ２８０１に記載の抗菌性試験方法に準じて行った。

［参考例１〜３］
表４に示す樹脂基材を用いた以外は、実施例１と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。

［比較例１〜２］
樹脂基材としてＵＰを用い、アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）を含有しないプライマー組成物を用いた以外は、実施例１と同様にして親水性部材を作製し、接触角の測定をした。

［比較例３〜８］
表４〜５に示す樹脂基材を用い、実施例１と同様にして、接触角の測定をした。

表１〜５に示すように、本発明を適用した実施例１〜２０は、親水性に優れることが分かった。本発明を適用した実施例２１は、撥水性に優れることが分かった。本発明を適用した実施例２２は、抗菌性に優れることが分かった。
このように、本発明のプライマー組成物を用いることで、樹脂基材に様々な機能性を付与できることが分かった。
一方、アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）を含有しない比較例１〜２は、アミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）を含有する実施例１、９と比べて接触角が大きく、充分な親水性を付与できていないことが分かった。親水性を付与しなかった比較例３〜８は、接触角が大きいことが分かった。

本発明のプライマー組成物によれば、樹脂基材に様々な機能性を付与できることが分かった。これは、本発明のプライマー組成物によれば、機能性部材の機能層に、より多くのシランカップリング剤を導入できるためであると考えられる。

１０ 樹脂基材
２０ プライマー層
３０ 機能層
１００ 機能性部材

Claims (4)

1. 下記一般式（Ｉ−１）で表される化合物及び下記一般式（Ｉ−２）で表される化合物から選ばれる１種以上のアルコキシシラン（Ａ）と、
   下記一般式（ＩＩ−１）で表される化合物及び下記一般式（ＩＩ−２）で表される化合物から選ばれる１種以上のアミノアルキルアルコキシシラン（Ｂ）と、
   有機溶媒（Ｃ）と、を含有するプライマー組成物。
   

   

   （式（Ｉ−１）中、Ｒ^１は、それぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基を表す。式（Ｉ−２）中、Ｒ^２は、それぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基を表す。ｍは、０〜１０００である。）
   

   

   （式（ＩＩ−１）中、Ｒ^３は、それぞれ独立に炭素数１又は２のアルキル基を表す。ｘは、１〜６の整数、ｙは、１〜１０の整数、ｎは、０〜１０の整数である。式（ＩＩ−２）中、Ｒ^４は、それぞれ独立に炭素数１又は２のアルキル基を表す。ｚは、１〜１０の整数、ｗは、１〜１０の整数である。）
2. 樹脂基材と、前記樹脂基材の一方の面に位置するプライマー層と、前記プライマー層の表面に位置する機能層と、を備える機能性部材であって、
   前記プライマー層は、請求項１に記載のプライマー組成物の硬化物である、機能性部材。
3. 前記機能層が、親水性を備える親水層である、請求項２に記載の機能性部材。
4. 樹脂基材の一方の面に、請求項１に記載のプライマー組成物を塗布し、硬化させる工程を有する、機能性部材の製造方法。

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