JP7325909B2

JP7325909B2 - 撥液構造及び容器

Info

Publication number: JP7325909B2
Application number: JP2019177701A
Authority: JP
Inventors: 慶吉野
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2023-08-15
Anticipated expiration: 2039-09-27
Also published as: JP2021053857A

Description

本発明は、撥液構造及び容器に関する。

ボトルやチューブ、パウチなどの様々な容器などにおいて、水や油、食品などの液体をはじく撥液性を発現する撥液構造を有するものが知られている。撥液構造は、容器の内面に設けた場合には例えば内容液の使い残しを低減することができ、容器の外面に設けた場合には例えば、吐出部からの液垂れなどによる容器の外面への内容液の付着を抑制することができる。したがって、優れた撥液性を発現できる撥液構造が求められている。

優れた撥液性を発現できる撥液構造として、アンダーカット状の凹凸表面を有するものが知られている。例えば特許文献１に記載されるアンダーカット状の凹凸表面は、拡径した頭部を有する多数の柱状体をプラスチック成形体の表面に接合することで形成されている。

特開２０１８－１７７２７４号公報

しかし、アンダーカット状の凹凸表面を有する撥液構造をより簡易に形成できれば望ましい。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、アンダーカット状の凹凸表面を有する簡易に形成可能な撥液構造及び容器を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る撥液構造は、接着性を有する表層と、前記表層に各々接着し前記表層に沿って並ぶ粒子からなる粒子層とで構成され、前記粒子層の前記粒子の表面と前記表層の表面とにより形成されたアンダーカット状の凹凸表面を有し、前記粒子層の前記粒子がフッ素樹脂で構成され、前記粒子層の平均粒径が２００～３００μｍであり、前記粒子層の粒子間ピッチが２５０～４００μｍである。

本発明に係る撥液構造は、前記粒子層の粒子間ピッチが、前記粒子層の平均粒径以上、且つ前記粒子層の平均粒径の２倍以下であってもよい。

本発明に係る撥液構造は、前記表層が紫外線硬化樹脂で構成されてもよい。

本発明の一態様に係る容器は、前記撥液構造を有する。

本発明によれば、アンダーカット状の凹凸表面を有する簡易に形成可能な撥液構造及び容器を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る撥液構造を模式的に示す断面図である。図１に示す撥液構造を形成する要領の一例を示す説明図であり、（ａ）は表層配置工程、（ｂ）は粒子層配置工程、（ｃ）は表層硬化工程を示す。図１に示す撥液構造の粒子層の粒子の平均粒径に対する蒸留水の接触角と滑落角の関係の一例を示すグラフである。２１２～２５０μｍの粒径の粒子で粒子層を形成した本発明の実施例１について凹凸表面を正面から撮影した顕微鏡画像である。図４に示す実施例１について凹凸表面の断面を撮影した顕微鏡画像である。２５０～３００μｍの粒径の粒子で粒子層を形成した本発明の実施例２について凹凸表面を正面から撮影した顕微鏡画像である。図６に示す実施例２について凹凸表面の断面を撮影した顕微鏡画像である。図６に示す実施例２について蒸留水に対する撥液性を評価したときの様子を示す写真である。図６に示す実施例２について醤油に対する撥液性を評価したときの様子を示す写真である。図６に示す実施例２についてキャノーラ油に対する撥液性を評価したときの様子を示す写真である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る撥液構造及び容器について詳細に例示説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る撥液構造１は、接着性を有する表層２と、表層２に各々接着し表層２に沿って並ぶ粒子３からなる粒子層４とで構成されている。つまり、粒子層４は一層の粒子３のみで構成されている。表層２は基材５の表面５ａに配置されている。基材５は単層又は複数層で構成することができる。なお、撥液構造１は、表層２が基材５の表面５ａに配置されるものに限らない。

撥液構造１は、粒子層４の粒子３の表面３ａと表層２の表面２ａとにより形成されたアンダーカット状の凹凸表面６を有している。つまり、粒子層４の粒子３の表面３ａにおける下半部と表層２の表面２ａとによりエアポケット７が形成されている。したがって、撥液構造１は優れた撥液性を発現することができる。なお、本願において粒子３の表面３ａの下半部とは、粒子３の表面３ａにおける表層２と対向する部分（つまり、図１での下半部）を意味している。

優れた撥液性をより確実に発現するためには、粒子層４の粒子間ピッチは、粒子層４の平均粒径以上、且つ粒子層４の平均粒径の２倍以下であることが好ましい。粒子間ピッチをこの範囲に設定することで、撥液性を得る上で好ましい密度で分布する一層の粒子３のみで構成される粒子層４を安定して得ることができる。ここで、粒子間ピッチとは、１ｍｍ×１ｍｍの領域内にある隣接する全ての粒子３の頂点３ｂ間の距離の平均値を意味している。なお、粒子３の頂点３ｂとは、表層２から最も遠い点を意味している。粒子間ピッチは、非接触レーザー共焦点顕微鏡（深さ１ｎｍの解像度、ＯＬＳ４１００、オリンパス社）を使用して測定することができる。

表層２は粒子３を接着する接着性を有している。表層２は紫外線硬化樹脂で構成することができるが、これに限らない。例えば、常温で硬化する接着剤で表層２を構成してもよい。

表層２を紫外線硬化樹脂で構成する場合、例えば、表層配置工程（図２（ａ）参照）、粒子層配置工程（図２（ｂ）参照）、表層硬化工程（図２（ｃ）参照）をこの順に経ることで容易に撥液構造１を得ることができる。表層配置工程は、基材５の表面５ａに塗布等の手段により未硬化の表層２を配置する工程である。粒子層配置工程は、未硬化の表層２の表面２ａに粒子層４を配置する工程である。表層硬化工程は、未硬化の表層２に紫外線８を照射して表層２を硬化させる工程である。

粒子層４の粒子３は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂で構成することができるが、これに限らない。

基材５を構成する材料は、表層２が基材５に対して接着可能である限り特に限定されず、例えば合成樹脂、ガラス、金属等であってよい。

粒子層４の平均粒径は、例えば１００～８００μｍであり、好ましくは２００～３００μｍである。図３に示すように、平均粒径が１００～８００μｍである粒子３を用いることで、良好な接触角及び滑落角が得られることが分かっており、平均粒径が２００～３００μｍである粒子３を用いることで、より良好な接触角及び滑落角が得られることが分かっている。なお、図３は蒸留水の接触角と、蒸留水の水滴を滴下した凹凸表面６を徐々に傾けたときに水滴の滑落が始まった凹凸表面６の傾斜角を示している。

粒子層４の粒子間ピッチは、好ましくは２５０～４００μｍである。粒子層４の粒子間ピッチを上記範囲内に設定することで、優れた撥液性をより確実に発現することができる。

撥液構造１は例えば容器に設けると好適である。容器の種類は特に限定されず、例えばボトルやチューブ、パウチなどが挙げられる。容器に収容する内溶液の種類も特に限定されず、水や油、食品などが挙げられる。撥液構造１は、容器の内面に設けた場合には例えば内容液の使い残しを低減することができる。なおこの場合、例えば、容器の基材の内面を基材５の表面５ａで構成することができる。撥液構造１は、例えば、容器本体の口部に装着されるキャップの内面に設けてもよい。また、撥液構造１は、容器の外面に設けた場合には例えば、吐出部からの液垂れなどによる容器の外面への内容液の付着を抑制することができる。なおこの場合、例えば、容器の基材の外面を基材５の表面５ａで構成することができる。

前述した本実施形態は、本発明の実施形態の一例にすぎず、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明の実施例１～２として、図２に示した手順で上述した構成の撥液構造１を製作し、顕微鏡による観察と撥液性の評価を行った。いずれの実施例においても、その製作条件は以下のとおりである。

表層２は紫外線硬化樹脂（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、Ｍ－４０５、アロニックス、粘度：３，７００～５，７００／２５ｍＰａ・ｓ／℃、東亞合成社、東京、日本）で構成した。基材５として、厚さ０．１５ｍｍ、直径２５ｍｍのガラス基板（１２－５４５－１０２、サーモフィッシャーサイエンティフィック社：ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＫ．Ｋ．、東京、日本）を使用した。粒子層４の粒子３として、ＰＴＦＥ製のマイクロビーズ（直径＞４０μｍ、１８２４７８、ＭｅｒｃｋＫＧａＡ、Ｄａｒｍｓｔａｄｔ、ドイツ）を使用した。

表層配置工程（図２（ａ）参照）では紫外線硬化樹脂をガラス基板上にブラシで塗布し、スピンコーター（ＡＣＴ－２２０ＤＩＩ、アクティブ社、埼玉県、日本）を用いてスピンコートを行い、紫外線硬化樹脂の厚さを約４．１μｍに調整した。粒子層配置工程（図２（ｂ）参照）では複数種類の篩（ワイヤーピッチ：５３～１０００μｍ、日本国東京スクリーン社、ＪＩＳＺ８８０１）を用いて所定の粒径に選別したマイクロビーズの塊を紫外線硬化樹脂上に散布した。実施例１は２１２～２５０μｍの粒径に選別したマイクロビーズを使用した。実施例２は２５０～３００μｍの粒径に選別したマイクロビーズを使用した。表層硬化工程（図２（ｃ）参照）では紫外線ランプ（ＦＬ４ＢＬＢ、０．２Ｗ、３５２ｎｍ、２．１６μＷ／ｃｍ^２、ＴｏｓｈｉｂａＬｉｇｈｔｉｎｇ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．、横須賀、日本）を使用して、紫外線を紫外線硬化樹脂に照射した。

顕微鏡による観察は、非接触レーザー共焦点顕微鏡（深さ１ｎｍの解像度、ＯＬＳ４１００、オリンパス社）を使用した。観察結果を図４～図７に示す。実施例１～２のいずれにおいても、粒子層４の粒子３の表面３ａと表層２の表面２ａとによりアンダーカット状の凹凸表面６が形成されていることが分かる。断面はガラス基板をナイフでカットして撮影した。また、粒子間ピッチは、上記の非接触レーザー共焦点顕微鏡にて測定したところ、実施例１、２はいずれも２８０～３８０μｍであった。

撥液性の評価に使用した試料液は、蒸留水、醤油（キッコーマン社、野田、日本）、及びキャノーラ油（日清オイリオグループ、東京、日本）であった。市販の接触角分析器（ＤＭ－７０１）を使用し、各試料液１０μＬの球状の曲率表面を実施例１の凹凸表面６に押し付けた。その押し付けた状態を撮影した写真を図８～図１０に示す。図８は蒸留水、図９は醤油、図１０はキャノーラ油を示している。いずれにおいても、優れた撥液性が示されていることが分かる。また、実施例１～２について、蒸留水の滑落角、醤油の接触角及び滑落角、キャノーラ油の接触角及び滑落角を測定した。接触角及び滑落角は上記の接触角分析器を使用し、２４℃、５５％の相対湿度の条件下で測定した。その結果、実施例１～２のいずれにおいても、蒸留水の滑落角は５°であり、醤油の接触角及び滑落角はそれぞれ１２８．６°と３６°であり、キャノーラ油の接触角及び滑落角はそれぞれ１２３．４°と５６°であった。なお、実施例１、２のそれぞれにおいて、粒子間ピッチが２５０μｍ未満となるものを別途製作したところ、これらにおいては撥液性が得られなかった。また、実施例１、２のそれぞれにおいて、粒子間ピッチが４００μｍを超えるものも製作したが、これらにおいても撥液性が得られなかった。

１撥液構造
２表層
２ａ表層の表面
３粒子
３ａ粒子の表面
３ｂ粒子の頂点
４粒子層
５基材
５ａ基材の表面
６凹凸表面
７エアポケット

Claims

接着性を有する表層と、
前記表層に各々接着し前記表層に沿って並ぶ粒子からなる粒子層とで構成され、
前記粒子層の前記粒子の表面と前記表層の表面とにより形成されたアンダーカット状の凹凸表面を有し、
前記粒子層の前記粒子がフッ素樹脂で構成され、
前記粒子層の平均粒径が２００～３００μｍであり、
前記粒子層の粒子間ピッチが２５０～４００μｍである、撥液構造。
前記粒子層の粒子間ピッチが、前記粒子層の平均粒径以上、且つ前記粒子層の平均粒径の２倍以下である、請求項１に記載の撥液構造。
前記表層が紫外線硬化樹脂で構成される、請求項１又は２に記載の撥液構造。
請求項１～３のいずれか一項に記載の撥液構造を有する容器。