(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状基材の表面を覆うように中間層を形成する工程と、
前記中間層の表面を覆うように撥水層を形成する工程と、
を備える、撥水処理がなされた繊維状基材の製造方法であって、
前記中間層は、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）を原料とし、
前記撥水層は、末端にＳｉ基を有するポリテトラフルオロエチレン誘導体である
撥水処理がなされた繊維状基材の製造方法。
【請求項２】
前記中間層は、ＣＶＤ法により形成される
請求項１に記載の撥水処理がなされた繊維状基材の製造方法。
【請求項３】
前記ＣＶＤ法は、プラズマＣＶＤ法である
請求項２に記載の撥水処理がなされた繊維状基材の製造方法。
【請求項４】
前記中間層の膜厚は、５０〜１０００ｎｍである
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撥水処理がなされた繊維状基材の製造方法。
【請求項５】
前記撥水層は、ウェットプロセスにより形成される
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撥水処理がなされた繊維状基材の製造方法。
【請求項６】
前記ウェットプロセスは、ディップ法である
請求項５に記載の撥水処理がなされた繊維状基材の製造方法。
【請求項７】
前記撥水層の膜厚は、５〜１２００ｎｍである
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撥水処理がなされた繊維状基材の製造方法。
【請求項８】
水接触角が１３０°以上である、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撥水処理がなされた繊維状基材の製造方法。
【請求項９】
繊維状基材と、
前記繊維状基材の表面を被覆する、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）を原料とする中間層と、
前記中間層の表面を被覆する、末端にＳｉ基を有するポリテトラフルオロエチレン誘導体からなる撥水層と、
を有する撥水処理がなされた繊維状基材。
【請求項１０】
水接触角が１３０°以上である
請求項９に記載の撥水処理がなされた繊維状基材。
【請求項１１】
前記中間層の膜厚は、５０〜１０００ｎｍである
請求項９又は請求項１０に記載の撥水処理がなされた繊維状基材。
【請求項１２】
前記撥水層の膜厚は、５〜１２００ｎｍである
請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載の撥水処理がなされた繊維状基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撥水処理がなされた基材、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基材に撥水性を付与する方法として、基材に撥水剤を塗布したり、基材を撥水剤に浸漬させる方法が一般的に用いられている。しかし、紙などの親水性の高い基材に撥水性を付与しようとした場合、基材が撥水剤を吸い込んでしまうため、基材表面上に撥水剤が保持されにくく撥水層の形成が困難となり、十分な撥水性を得ることができなかった。
【０００３】
上記の問題を解決すべく、撥水剤をアルコール水溶液に溶解または分散させたものを基材の表面に噴霧し乾燥させることで、基材に撥水性を付与する加工方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８８０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の加工方法を用いても、基材の親水性が高い場合には基材に撥水剤が染み込み、基材の質感が悪化するとともに、撥水性を発現させるために多くの撥水剤が必要となるという問題を有していた。
【０００６】
それ故、この発明の課題は、高い撥水性を有しながらも、基材の質感を保持し、また少量の撥水剤で撥水性を発現できる、撥水処理がなされた基材、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる撥水処理がなされた基材の製造方法は、基材上に中間層を形成する工程と、前記中間層上に撥水層を形成する工程と、を備え、前記中間層は、有機珪素系材料からなり、前記撥水層は、フッ素系化合物からなることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、基材上に撥水層を形成する前に、有機珪素系材料からなる中間層を形成するので、撥水層が基材に染み込むことを防ぐことができる。これによって、基材の質感が損なわれることを防止し、また、少量の撥水剤で撥水性を発現させることができる。
【０００９】
また、有機珪素系材料からなる中間層と、フッ素系化合物からなる撥水層との密着性が良いため、耐久性に優れた撥水層を形成できる。
【００１０】
前記中間層は、ＣＶＤ法により形成されてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、均一な膜厚の中間層を形成することができる。
【００１２】
前記ＣＶＤ法は、プラズマＣＶＤ法であってもよい、
【００１３】
このような構成によれば、他のＣＶＤ法よりも低温で成膜できるため、低耐熱性の基材であっても中間層を形成することができる。
【００１４】
前記中間層の膜厚は、５０〜１０００ｎｍであってもよい。
【００１５】
このような構成によれば、基板との密着性に優れ、かつ基材の質感を損なわない中間層を形成できる。
【００１６】
前記撥水層は、ウェットプロセスにより形成されてもよい。
【００１７】
このような構成によれば、均一な膜厚の撥水層を形成できる。
【００１８】
前記ウェットプロセスは、ディップ法であってもよい。
【００１９】
このような構成によれば、より均一な膜厚の撥水層を形成できる。
【００２０】
前記撥水層の膜厚は、５〜１２００ｎｍであってもよい。
【００２１】
このような構成によれば、基材との密着性に優れ、かつ基材の質感を損なわない撥水層を形成できる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明にかかる撥水処理がなされた基材によれば、基材上に撥水層を形成する前に、有機珪素系材料からなる中間層が形成されているので、撥水剤が基材に染み込むことを防ぐことができる。これによって、基材の質感が損なわれることを防止し、また少量の撥水剤で撥水性を発現できる。さらに、有機珪素系材料からなる中間層と、フッ素系化合物からなる撥水層との密着性が良いため、撥水層の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態にかかる撥水処理がなされた基材の製造方法を模式的に示す図である。
【図２】撥水処理がなされた繊維状基材の断面図である。
【図３】比較例２及び実験例１において、表面に水滴を滴下した場合の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。但し、これらの実施形態はいずれも例示であり、本発明についての限定的解釈を与えるものではない。なお、図面において、同一の又は対応する部分については同一の符号を付すものとする。
【００２５】
図１は、本実施形態にかかる撥水処理がなされた基材１０の製造方法を模式的に示す図である。本実施形態にかかる撥水処理がなされた基材１０は、図１（ｃ）に示すように、基材１１上に中間層１２と、撥水層１３が形成されている。以下、その製造方法について説明する。
【００２６】
（１）基材
まず、図１（ａ）に示すように、基材１１を用意する。基材１１としては、プラスチックフィルム、紙、布等が例示される。図１ではプラスチックフィルム等の平面状のものを基材とした場合について説明しているが、基材は平面状のものに限定されず、図２に示すように、紙や布等の繊維状の基材に対しても本実施形態にかかる製造方法を適用することができる。また、本実施形態にかかる製造方法は、基材の親水性が高い場合であっても基材の質感を損なわずに撥水性を付与できるので、好適である。なお、紙を基材とする場合は、透明性と通気性の観点から、坪量６０ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、特に通気性を考慮すると、坪量１０ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。
【００２７】
（２）中間層形成工程
次に、図１（ｂ）に示すように、基材１１上に、有機珪素系材料からなる中間層１２を形成する。基材１１上に撥水層１３を形成する前に、有機珪素系材料からなる中間層１２を形成することにより、撥水層１３が基材に染み込むことを防ぐことができる。これにより、基材１１の質感が損なわれることを防止し、また、少量の撥水剤で撥水性を発現させることができる。
【００２８】
中間層１２は、ＣＶＤ法により形成されることが好ましい。これにより、均一な膜厚の中間層１２を形成することができ、中間層１２と撥水層１３の密着性がより良好になる。また、ＣＶＤ法は、成膜速度が速く、一度に成膜できる面積も大きいため、大量生産が可能となり、低コストでの製造が可能となる。
【００２９】
ＣＶＤ法の中では、特にプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）法を用いることが好ましい。プラズマＣＶＤ法は、反応前ガスの活性化エネルギーとしてプラズマを用いるＣＶＤ法であって、他のＣＶＤ法に比べ低温で成膜できるという特徴がある。よって、低耐熱性の基材であっても撥水性を付与することができる。
【００３０】
一般的に、中間層１２の膜厚が小さいと基材１１との密着性が得られず、また膜厚が大きいと基材１１の質感が損なわれる傾向がある。かかる理由から、中間層１２の膜厚は５０〜１０００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。
【００３１】
（３）撥水層形成工程
次に、図１（ｃ）に示すように、基材１１上の中間層１２が形成された表面上に、フッ素系化合物からなる撥水層１３を形成する。撥水層１３がフッ素系化合物からなることによって、撥水効果を奏することはもちろんのこと、有機珪素系材料からなる中間層１２との密着性が良好であることから、耐久性に優れた撥水層１３を形成することができる。
【００３２】
撥水層１３は、ウェットプロセスにより形成されることが好ましい。これにより、均一な膜厚の撥水層１３を形成できる。
【００３３】
ウェットプロセスとしては、ディップ法、スピンコート法、スプレー法等が例示されるが、特にディップ法により形成されることが好ましい。これにより、より均一な膜厚の撥水層１３を形成できる。また、安価に、大量に生産することができる。
【００３４】
一般的に、撥水層１３の膜厚が小さいと、中間層１２との密着性が得られず、また膜厚が大きいと、基材１１の質感が損なわれる傾向がある。かかる理由から、撥水層１３の膜厚は５〜１２００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。
【００３５】
中間層１２の有機珪素系材料としては、メチルメトキシシラン、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）などのアルコキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）などのジシロキサン、ヘキサメチルジシラザンなどのジシラザン等が例示され、特に、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）が好ましい。また、撥水層１３のフッ素系化合物としては、ポリテトラフルオロエチレン誘導体が好ましく、特に、末端にＳｉ基を有するポリテトラフルオロエチレン誘導体が好ましい。末端にＳｉ基を有するポリテトラフルオロエチレン誘導体は、スマートフォン等の最表面防汚膜として使用されていることからも分かるように、材料自体の撥水効果が非常に高い。また、上述のＨＭＤＳＯからなる中間層１２におけるＳｉＯ２と、末端にＳｉ基を有するポリテトラフルオロエチレン誘導体からなる撥水層１３におけるＳｉ基との密着性が非常に良いことから、より耐久性に優れた撥水層１３を形成できる。
【００３６】
また、本実施形態では、基材１１の片面にしか中間層１２及び撥水層１３を形成していないが、これらを両面に形成してもよく、この場合、基材１１の両面に撥水性を付与することができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態にかかる撥水処理がなされた基材１０によれば、基材１１上に撥水層１３を形成する前に、有機珪素系材料からなる中間層１２が形成されているので、撥水剤が基材１１に染み込むことを防ぐことができる。これによって、基材１１の質感が損なわれることを防止し、また、少量の撥水剤で撥水性を発現できる。さらに、有機珪素系材料からなる中間層１２と、フッ素系化合物からなる撥水層１３との密着性が良いため、撥水層１３の耐久性が向上する。
【００３８】
（実験例）
本実施形態にかかる製造方法により製造された撥水処理がなされた基材の効果を検証するため、以下の３種のサンプルを用い、撥水性と質感の比較をおこなった。
実験例１：紙基材＋中間層＋撥水層
比較例１：紙基材＋撥水層
比較例２：紙基材
【００３９】
実験例１及び各比較例における紙基材は、大福製紙株式会社製の和紙（坪量６ｇ／ｍ２）を用いた。
【００４０】
実験例１における中間層の形成には、プラズマＣＶＤ法を用い、ＨＭＤＳＯ流量５ｓｃｃｍ（８．４５×１０−３Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）、Ｏ２流量３５０ｓｃｃｍ（５．９２×１０−１Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）、成膜圧力１．５Ｐａの条件下で、膜厚３００ｎｍのＨＤＭＳＯからなる中間層を、紙基材上に形成した。
【００４１】
実験例１及び比較例１における撥水層の形成には、フッ素含有樹脂  「Ｔｏｐ  ＣｌｅａｎＳａｆｅ（ＷＡＦ）」（登録商標）（ＣＥＫＯ社）を用い、ディップ法により基材に撥水剤を塗布した後、１５０℃の温度下で３０分間の乾燥・効果処理を行い、膜厚２０ｎｍの撥水層を形成した。
【００４２】
上記の比較結果を表１に示す。なお、表中の記号は、◎、○、△、×の順で特性が優れていることを示すものとし、水接触角は液滴法により測定した。
【表１】
0006005095.tif 000002
【００４３】
上記の比較試験によって、下記のことが分かった。
【００４４】
（１）撥水性に関して
・実験例１では、撥水剤は、基材上に形成された中間層上に保持されるため、高い撥水性を発現した。
・比較例１では、ある程度の撥水性は発現したものの、基材に撥水剤が染み込み、基材のすべてが撥水層で覆われているわけではないため、撥水性は実験例１に比べて劣った。
・比較例２では、基材に水が染み込んだ。
【００４５】
図３は、比較例２及び実験例１において、表面に水滴を滴下した場合の顕微鏡写真である。図３（ａ）に示すように、撥水処理がなされていない比較例２では、紙基材が水を吸い込んでいることがわかる。一方、図３（ｂ）に示すように、本実施形態にかかる撥水処理がなされた紙基材は、高い撥水性を発現し、水滴が基材表面に保持されていることがわかる。
【００４６】
（２）基材の質感に関して
・実験例１では、中間層が基材への撥水剤の染み込みを防ぐため、紙基材のみ（比較例２）に近い質感が保たれた。
・比較例１では、基材に撥水剤が染み込むため、基材の質感が損なわれた。
【００４７】
また、本実施形態にかかる撥水処理がなされた基材は、製造コスト面においても、比較例１に対してメリットがある。比較例１では、撥水剤が基材に染み込み、撥水性の発現には多くの撥水剤が必要となるが、実験例１では、撥水剤は中間層表面に保持されるため、撥水剤の使用効率がよく、少量の撥水剤で高い撥水効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 撥水処理がなされた基材
１１ 基材
１２ 中間層
１３ 撥水層
２０ 撥水処理がなされた基材
２１ 繊維状基材
２２ 中間層
２３ 撥水層
【図１】
0006005095.tif 000003
【図２】
0006005095.tif 000004
【図３】
0006005095.tif 000005