JP4316982B2 - 表面水濡れ性付与成形体 - Google Patents
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Description
本発明は、成形体表面に熱硬化性樹脂被膜を形成する際に水濡れ性を付与することで、このような問題を解決する成形体を得ることを課題としてなされたものである。
そして、糖類、多価アルコール類は多くの水酸基を有し、この糖類、多価アルコール類を含む処理水溶液を未硬化の高分子材料被膜上に塗布して固定することで、被膜表面付近に余剰水酸基が多く偏在し、これにより成形体表面に水濡れ性が付与される。
このように水濡れ性が付与された被膜は、従来の熱硬化性樹脂被膜と同様に成形体を保護して傷つくのを防止すると共に、処理層が無色透明ゆえに表面を着色したり、フロスト調などに装飾したり、紫外線を遮断したりする樹脂被覆商品機能を妨げることはない。
糖類及び/又は多価アルコール類との化学結合形成および表面硬さが得られやすい特徴がある点で好ましく、加熱して糖類及び/又は多価アルコール類が縮合反応により、前記高分子材料被膜に固定されると共に前記被膜が硬化する。図1は、点線の樹脂表面に糖類が縮合付加した状態を模式的に表している。
そして、前記縮合反応性高分子材料としては、メラミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂などのヒドロキシメチル基(一般にメチロール基と略称)を有する脱水縮合形熱硬化性樹脂であることが好ましく、糖類との縮合反応により被膜表面に水酸基を多く偏在させることが可能である。これらの樹脂は表面硬度や光沢に優れた特徴があり、糖類の縮合によって本来の性質が損なわれてはならないが、樹脂表面部のみの反応に制限すれば親水性でありながら硬度と光沢のある成形体を製造可能である。
この縮合反応性高分子材料によれば、加熱反応時にメチロール基は低級アルコールの離脱により再生され処理水溶液と反応するので、結果的に糖類との縮合反応により被膜表面に水酸基を多く偏在させることが可能である。これらの樹脂も表面硬度や光沢に優れた特徴があり、糖類の縮合によって本来の性質が損なわれてはならないが、表面部のみの反応に制限すれば親水性で硬度と光沢のある成形体を製造可能である。
そして、成形体表面に設けたイソシアネート基ないし同基を再生可能な構造またはイソシアネート基をブロックしたアミド化合物を含む未硬化の高分子材料被膜上に、糖類及び/又は多価アルコール類を含む処理水溶液を塗布すると、イソシアネート基(−NCO)ないし同基を再生可能な構造またはイソシアネート基をブロックしたアミド化合物と糖類・多価アルコール類の水酸基(−OH)とが付加反応を起こし被膜に糖類・多価アルコール類が固定される。
これにともない被膜表面付近に余剰水酸基が多く偏在する状態が形成され、これにより成形体表面に水濡れ性が付与される。加熱して被膜の高分子材料を硬化させると、この被膜は水濡れ性を有すると共に、従来の熱硬化性樹脂被膜と同様に成形体を保護して成形体面が傷つくのを防止する。処理層が無色透明ゆえに表面を着色したり、フロスト調などに装飾したり、紫外線を遮断したりする商品機能を妨げることはない。
処理水溶液中の糖類の濃度は3〜10%で良好なスプレー塗布性を示し、塗布手段としては、他に浸漬法、刷毛塗り法、ロール塗り法など一般的な塗布方法が使用できるが、適当な濃度はそれぞれ異なる。
一般性を考慮して乾燥後の単位面積あたり塗着重量(mg/平方デシメートル(dm2))で成形体表面塗布量を示し、これらの低分子量糖類は、縮合性高分子材料やイソシアネート基ないし同基を再生可能な構造またはイソシアネート基をブロックしたアミド化合物との反応性もよく、反応後に残留する水酸基を多く有するので、表面に好適な水濡れ性を付与できる。特に二糖類は分子量が大きすぎず小さすぎず、被塗着膜内への浸透拡散が適度となり、成形体上の被塗着膜自体への影響が少ない。乾燥後糖塗着物量は0.1mg/平方デシメートル(dm2)から100mg/平方デシメートル(dm2)が好適であり、0.1mg/dm2よりも少ないと不均質な膜形成や無塗着面残留の発生する機会が増し、100mg/dm2より多いと被塗面の光沢低下、べたつき、液垂れといった品質に関わる各種の不都合を生じる。なお、1平方デシメートル(dm2)は100cm2である。
また、オリゴ糖類も同様に好ましい。
この場合、スプレー塗布法で処理水溶液に1〜20mass%のグリセリン又はジグリセリン又はポリグリセリンを含む場合に好適な表面への水濡れ性付与するが、これを一般的塗布方法に当てはめるため、乾燥後塗着物中にグリセリン又はジグリセリン又はポリグリセリン類を乾燥重量に対する濃度で20mass%から60mass%含むとした。グリセリン、ポリグリセリンは成形体表面の前記高分子材料被膜に対する相溶性と糖類に対する親和性があり、処理水溶液の水分蒸発時に糖類結晶の析出防止と、反応媒体としての効果がある。ただし、配合しすぎるとこれらグリセリン類は被膜内に浸透しすぎて被膜自体が弱化するおそれがあり、また被膜が黄変する傾向がある。
水性ウレタン樹脂(ポリエーテル系芳香族ポリウレタン水分散タイプ)100、メチロール化メラミン樹脂12.5、エポキシ樹脂3、トリメトキシシラン(ソフト添加剤)0.3、フッ素系界面活性剤(レベリング剤)0.08、アントラキノン系染料(消色剤)0.006、純水25の重量混合比でなるコーティング液を、バーコータ(#75)により光学顕微鏡用スライドガラス片面に塗布し、恒温槽にて110℃で4分間乾燥させ、ガラス表面に未硬化高分子材料被膜(膜厚20〜30μm)を形成した。
上記のスライドガラス表面に形成した未硬化高分子材料被膜の上に、図2に示すように、下記の処理水溶液をスプレーガンで塗布し、電気オーブンにて180℃で10分間加熱し、高分子材料被膜を硬化させた。
水洗後で約72°
80℃10分洗浄後で約70°
であった。グリセリン0〜10mass%添加処理水溶液のいずれもがこれよりも大幅に水接触角が小さくなっており、良好な水濡れ性が付与されている。表3において、「水洗後」はサンプルを水洗いし、水滴を滴下直後の水接触角、「80℃10分洗浄後」はサンプルを80℃の湯で10分洗浄後、水滴を滴下直後の水接触角を示している。このように、水洗、湯洗浄後も十分な水濡れ性能を維持している。ただし、グリセリンの濃度が少ないと、塗布後に処理水溶液が乾燥するとサッカロースが結晶化して好ましくなく、また多すぎると被処理被膜樹脂が黄変して好ましくない。
Claims (20)
- 成形体表面に設けた水酸基と反応可能な未硬化の高分子材料被膜上に、糖類及び/又は多価アルコール類を含む処理水溶液を塗布し、前記糖類及び/又は多価アルコール類を固定する共に前記高分子材料被膜を硬化させたことを特徴とする表面水濡れ性付与成形体
- 水酸基と反応可能な未硬化の高分子材料が縮合反応性高分子材料である請求項1に記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記高分子材料がメラミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂などのヒドロキシメチル基(一般にメチロール基と略称)を有する樹脂である請求項2に記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記高分子材料が、ヒドロキシメチル基を有する樹脂の該ヒドロキシメチル基を炭素数1から炭素数4のアルコールにより置換誘導体化したエーテル化樹脂である請求項2に記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記水酸基と反応可能な未硬化の高分子材料が、イソシアネート基ないしは同基を再生可能な構造またはイソシアネート基をブロックしたアミド化合物を含む高分子材料である請求項1に記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記高分子材料がポリエーテル型アルコールを主たる原料とするウレタン樹脂である請求項5に記載の表面水濡れ性付与成形体
- 水酸基と反応可能な未硬化の高分子材料が、縮合反応性高分子材料とイソシアネート基ないし同基を再生可能な構造またはイソシアネート基をブロックしたアミド化合物を含む高分子材料である請求項1に記載の表面水濡れ性付与成形体成形体
- 前記処理水溶液中の糖類の塗布後の乾燥後糖塗着物量が、0.1mg/平方デシメートル(dm2)から100mg/平方デシメートル(dm2)である請求項1乃至7の何れかに記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記糖類が単糖類である請求項1乃至8の何れかに記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記単糖類がぶどう糖である請求項9記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記糖類が二糖類である請求項1乃至8の何れかに記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記二糖類が蔗糖である請求項11に記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記糖類がオリゴ糖類である請求項1乃至8の何れかに記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記処理水溶液の乾燥後塗着物中にグリセリン又はジグリセリン又はポリグリセリン類を20mass%から60mass%含む請求項1乃至13の何れかに記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記処理水溶液の乾燥後塗着物中にポリエーテル脂肪酸モノエステル類及び/又はポリグリセリン脂肪酸モノエステル類を0.05mass%から1mass%含む請求項1乃至14の何れかに記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記ポリグリセリン脂肪酸モノエステル類が炭素数12から炭素数18高級脂肪酸のポリグリセリルモノエステルの酢酸エステル誘導体である請求項15に記載の表面水濡れ性付与成形体
- 成形体表面に前記高分子材料を含むコーティング液を塗布するステップと、該塗布したコーティング液を乾燥させてガラス表面に未硬化の前記高分子材料被膜を形成するステップと、該被膜上に前記処理水溶液を塗布するステップと、成形体を加熱して前記高分子材料を硬化させるステップとで製造した請求項1乃至16の何れかに記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記成形体がガラス製品である請求項1乃至17の何れかに記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記ガラス製品がガラスびんである請求項18に記載の表面水濡れ性付与成形体
- 前記成形体がプラスチック製品である請求項1乃至17の何れかに記載の表面水濡れ性付与成形体
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