(57)【要約】【課題】高い撥水性と耐摩耗性を両立する。【解決手段】基材表面に規則的に配列された複数の突起部３の長手方向に垂直な断面における突起部断面において、突起部断面と隣接する突起部断面との溝幅をＭ、突起部断面の底辺をＬ、高さをＨ、突起部断面の頂点４から５μｍ底辺側に離れ、かつ底辺と平行な仮想線が、突起部断面の輪郭線によって切り取られる長さをＴとするとき、０．６≦Ｈ／Ｌ≦１．８、かつ４μｍ≦Ｔ≦１０μｍであり、突起部断面の頂点４が、曲線形状であるものである。これにより、摩擦応力による突起部３の先端の折れ曲がりを抑えることができるため、高い撥水性を維持することができる。【選択図】図３
2018199224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に規則的に配列された複数の突起部を有する成形体であって、前記配列の長手方向に垂直な断面における突起部断面において、前記突起部断面の底辺の長さをＬ、高さをＨ、前記突起部の底辺と隣接する突起部の底辺との間の溝幅をＭ、前記突起部断面の頂点から５μｍだけ底辺側に離れ、かつ底辺と平行な仮想線が、前記突起部断面の輪郭線によって切り取られる長さをＴとするとき、１４μｍ≦Ｍ≦３５μｍ、かつ０．６≦Ｈ／Ｌ≦１．８、かつ４μｍ≦Ｔ≦１０μｍであり、前記突起部断面の頂点が、曲線形状であることを特徴とする成形体。
【請求項２】
前記曲線形状は、円弧形状であり、前記円弧の半径をＲとするとき、１μｍ≦Ｒ≦３μｍである請求項１に記載の成形体。
【請求項３】
基材表面に規則的に配列された複数の突起部を有する成形体であって、前記配列の長手方向に垂直な断面における突起部断面において、前記突起部断面の底辺の長さをＬ、高さをＨ、前記突起部の底辺と隣接する突起部の底辺との間の溝幅をＭとするとき、１４μｍ≦Ｍ≦３５、かつ０．６≦Ｈ／Ｌ≦１．８であり、前記突起部断面の頂点が円弧形状であって、前記円弧の半径をＲとするとき、１μｍ≦Ｒ≦３μｍであることを特徴とする成形体。
【請求項４】
前記突起部断面の高さＨが、１２μｍ≦Ｈ≦３５μｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項５】
前記成形体の突起部表面における水の接触角が、１４０度以上かつ１５０度未満である請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項６】
前記成形体の突起部表面における水の接触角が、１５０度である請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材表面に備えた微細な凹凸形状によって撥液性を発現する成形体に関するものであり、特に、摩擦による性能低下を抑制するための凹凸形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形体の表面に撥液性の機能を発現させるために、成形体の表面に微細な凹凸形状を形成させる方法が知られている。
【０００３】
ここで撥液性とは、表面上に接した液滴が基材表面から反発する特性であり、反発する力が大きいほど、表面と液滴との接触角が大きくなり、撥液性が高いとされている。
【０００４】
接触角とは、図１に示す通り、基材表面に液滴が付着した状態において、基材の接触面と液滴との界面によってつくられる角度である。液滴の接触角が９０度を超えていくほど撥液性が高くなり、液滴が付着しにくい表面となる。
【０００５】
表面を微細な凹凸形状とすることによる撥液性発現の基本原理は、凹形状内に空気が捕捉されて空気層が形成されることによる。
【０００６】
液滴と凹凸部とのマクロな界面は、液面と凹部上の空気との界面、液面と凸部上の固体との界面から構成される。カッシーとバクスターの理論では、液滴の接触角の大きさは、固体との界面の面積と、空気との界面の面積との割合に相関があり、空気との界面の面積比が大きくなれば接触角も大きくなる。この現象は、空気は完全に疎水性の物質であって、空気中に浮かんだ液滴は球形になることからも確からしさが推察できる。
【０００７】
従来技術では、表面を凹凸形状とすることで接触角を１２０度程度までは可能であった。しかし、撥液性の狙いである接触角１３０度を超えて、１４０度、１５０度まで到達するためには、摩耗性の課題があり、実現することは困難であった。
【０００８】
従って、従来、耐摩耗性を高めるために、突起と突起との間に、これよりも高さのある突起を壁状に形成する構成が提案されている。この壁状突起によって、拭き取り時の摩耗応力による突起の変形を抑え、撥液性を確保するというものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２８９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の構成では、壁状突起によって撥液性を発現させる突起を保護することができ、耐摩耗性を向上させることができるものの、液滴は壁状突起にも接することになり、固体と接する界面の面積も大きくなって、撥液性を十分発現できていない。
【００１１】
特許文献１では、水の接触角が１１０度前後であることが記されている。このように、従来技術では、凹凸形状の耐摩耗性を向上させる構成とすることによって、撥水性の低下が発生するという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高い撥水性、特に水の接触角で１３０度
以上の撥水性を実現し、かつ、耐摩耗性に優れた成形体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】
【００１３】
上記従来の課題を解決するために、本発明の成形体は、突起部の底辺と隣接する突起部の底辺との間の溝幅をＭ、突起部断面の底辺の長さをＬ、高さをＨ、突起部断面の頂点から５μｍ底辺側に離れ、かつ底辺と平行な仮想線が、突起部断面の輪郭線によって切り取られる長さをＴとするとき、１４μｍ≦Ｍ≦３５μｍ、かつ０．６≦Ｈ／Ｌ≦１．８、かつ４μｍ≦Ｔ≦１０μｍであり、突起部断面の頂点を曲線形状としたものである。
【００１４】
底辺の長さＬと高さＨとの比であるＨ／Ｌを規定することで、表面と液滴との界面に空気を含ませることができ、突起部の仮想線の長さＬの寸法範囲を適正値に規定し、かつ先端を曲線形状とすることで、突起の屈曲変形を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の成形体は、凹凸形状の摩耗変形を抑えることができ、高い撥水性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】接触角の説明図
【図２】実施の形態１における成形体の断面図
【図３】（ａ）実施の形態１における突起部の断面図（ｂ）実施の形態１における突起部の平面図
【図４】（ａ）実施の形態１における突起部の断面図（ｂ）実施の形態１における突起部円弧形状の断面図
【図５】（ａ）実施の形態１における先端が尖った突起部の断面図（ｂ）実施の形態１における先端が平坦な突起部の断面図（ｃ）実施の形態１における先端が円弧形状の突起部の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示の一態様は、基材表面に規則的に配列された複数の突起部を有する成形体であって、配列の長手方向に垂直な断面における突起部断面において、突起部断面の底辺の長さをＬ、高さをＨ、突起部の底辺と隣接する突起部の底辺との間の溝幅をＭ、突起部断面の頂点から５μｍだけ底辺側に離れ、かつ底辺と平行な仮想線が、突起部断面の輪郭線によって切り取られる長さをＴとするとき、１４μｍ≦Ｍ≦３５μｍ、かつ０．６≦Ｈ／Ｌ≦１．８、かつ４μｍ≦Ｔ≦１０μｍであり、突起部断面の頂点が、曲線形状であるものである。
【００１８】
本態様によれば、突起部の先端の厚みを一定範囲内に規定し、先端を丸く曲線形状とすることで、先端の摩耗変形を抑えることができ、高い撥水性を維持することができる。
【００１９】
上記態様において、突起部断面の曲線形状が円弧形状であり、円弧の半径をＲとするとき、１μｍ≦Ｒ≦３μｍとしてもよい。
【００２０】
本態様によれば、突起部の摩耗変形を抑えることができ、表面と液滴との界面に多くの空気を保持することができるため、さらに高い撥水性を維持することができる。
【００２１】
本開示の他の一態様は、基材表面に規則的に配列された複数の突起部を有する成形体であって、配列の長手方向に垂直な断面における突起部断面において、突起部断面の底辺の長さをＬ、高さをＨ、突起部の底辺と隣接する突起部の底辺との間の溝幅をＭとするとき、１４μｍ≦Ｍ≦３５、かつ０．６≦Ｈ／Ｌ≦１．８であり、突起部断面の頂点が円弧形状であって、円弧の半径をＲとするとき、１μｍ≦Ｒ≦３μｍであるものである。
【００２２】
本態様によれば、先端の摩耗変形を抑えることができ、高い撥水性を維持することができる。
【００２３】
上記態様において、突起部断面の高さＨが、１２μｍ≦Ｈ≦３５μｍであってもよい。
【００２４】
突起部の高さについても、撥水性と耐摩耗性とに影響することを見いだした。すなわち、高さが１２μｍ以上であれば高い撥水性のための空気を多く確保でき、一方、高さ３５μｍ以下であれば摩耗屈曲による先端変形を抑えることができる。本態様によれば、突起部の摩耗変形を抑えることができ、高い撥水性を発現させることができる。
【００２５】
上記態様において、成形体の突起部表面における水の接触角が、１４０度以上かつ１５０度未満であってもよい。
【００２６】
本態様によれば、高い撥水性が発揮され、製品表面に凹凸形状を形成させたとき、防汚性や水切れ性の効果を得ることができ、かつ、凹凸形状の摩耗変形を抑えることができるため、長期間、製品性能を維持することができる。
【００２７】
上記態様において、成形体の突起部表面における水の接触角が、１５０度であってもよい。
【００２８】
本態様によれば、製品表面に凹凸形状を形成させたとき、水が玉のように転がり、さらに水切れ性の効果を得ることができ、かつ、凹凸形状の摩耗変形を抑えることができるため、長期間、高い撥水性能を維持することができる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
実施の形態１における成形体について、図２〜図４を用いて説明する。
【００３０】
図２は成形体の断面模式図、図３は成形体の突起部の断面模式図である。
【００３１】
図２において、成形体１の基材表面２に、規則的に配列された複数個の突起部３が配置されている。突起部３と隣接する突起部３との間には、溝（凹部）が形成されている。
【００３２】
成形体１は、撥液性が求められる外装部品やフィルムを想定しているが、これに限定されるものではない。
【００３３】
成形体１の基材の材質としては、耐久的に形状を維持できるものであれば良く、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、塩化ビニル、ポリ乳酸、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、環状オレフィンなどの樹脂類、ガラス類、又は銅やステンレスなどの金属類等、特に指定するものではない。成形体１の基材の材質は、求められる外観品位、透明性、機械物性、及びコスト等を考慮して自由に選択できる。
【００３４】
また、求められる機械特性、熱特性、及び撥液性を付与するための無機や有機の添加剤を含んでいてもよい。例えば、撥水剤、摺動性向上剤、酸化防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、金属不活性化剤、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、核剤、抗菌剤、防カビ剤、発泡剤、安定剤、可塑剤、フィラー、補強材、繊維、又は顔料などであり、それらを複数
種含有していてもよい。
【００３５】
成形体１は、凹凸表面と基材表面２が一体構造であっても良いが、製造方法や求められる撥液性に合わせて選定されるものであり、別の素材を組み合わせてもよい。
【００３６】
凹凸形状の溝に対して垂直に切断した断面寸法について、図３、図４を用いて説明する。
【００３７】
突起部３の底辺の長さをＬ、底辺から頂点４までの距離をＨ、突起部３の底辺と隣の突起部の底辺との距離である溝幅をＭとする。また、頂点４から底辺に向かって５μｍ離れ、かつ底辺と平行な仮想線が、断面の輪郭線によって切り取られる距離を長さＴとする。
【００３８】
また、図４（ｂ）に示すように、頂点４の形状を円弧で近似したとき、円弧の半径をＲとする。
【００３９】
これらの寸法規定は精度の高い理想的な形状を前提としているが、微視的おいて平滑面や曲面でなくてもよく、性能に影響を与えない程度の表面粗さや表面のうねり等は許容内とされるものとする。
【００４０】
また、突起部３の底辺長さＬ、高さＨ、突起間の溝幅Ｍの寸法規定は、どの断面部であっても一定であることが望ましいが、製造上避けられないヒケ、ソリ等による寸法のばらつきは許容内とされるものとする。
【００４１】
突起部３は、成形体１の一端から対向する他端までに渡って設けられていることが望ましい。しかし、突起部３は、成形体１の基材表面２の平面において、長手方向が短手方向に対して十分に長い長方形であればよい。例えば、図３（ｂ）に示すように、突起部３の仮想線を通る仮想平面における断面形状（平面形状）が、長方形であればよい。
【００４２】
ここで、突起部３の平面形状は、全て同一形状であっても、なくても良く、特に、長手方向においては、撥液性能が求められる基材表面の領域面の形状に応じて自由に設計できる。
【００４３】
また、突起部３の平面形状は、長手方向がほぼ直線からなっていることが望ましいが、製造上避けられない程度のばらつきは許容されるものとする。短手方向の直線度については性能には影響するものではなく、特に限定するものではない。
【００４４】
突起部３は、成形体１の基材表面２の全域に配置されている必要はなく、撥液性を求められる箇所にのみ限定的に配置されていてもよい。
【００４５】
基材表面２に微細な突起部３を形成する製造方法としては、後述するように、目的とする凹凸形状の反転構造を備えた金型（モールド）を用いて、基材表面２に凹凸形状を転写させる方法がある。このような方法では、突起部３の形成後に、密着したモールドと成形体１とを分離する（離型する）際の分離しやすさ（離型姓）が課題となる。しかし、突起部３の平面形状が長方形であれば、突起部３の高さＨが高い場合であっても、突起部３の側面に沿って、モールドが容易に外れる。つまり、溝構造とすることで離型性が向上することになる。
【００４６】
次に、成形体１の製造方法について説明する。
【００４７】
成形体１の基材表面２に凹凸形状を設ける製造方法は、特に限定されないが、規定した
寸法で規則的に凹凸を配列させる方法として、転写方式が挙げられる。転写方式には、射出成形、熱プレス成形、ナノインプリント技術を利用した熱インプリント加工、光インプリント加工などがある。
【００４８】
射出成形や熱プレス成形等により成形体１の表面に凹凸を一体化して付与する方法や、インプリントにより基材とは別部材からなるフィルムに凹凸を付与しておき、凹凸フィルムを基材に貼付することにより成形体１とすることも可能である。
【００４９】
射出成形による製造方法とは、予め内表面に凹凸形状が施された型（モールド）に溶融樹脂を流し込んで、冷却し、モールド表面の凹凸形状を反転転写するものである。
【００５０】
熱プレス成形による製造方法では、モールドと樹脂とを加熱し、モールドを樹脂に押し当てることによって表面の凹凸形状を樹脂に転写するものである。特に、モールドが円柱形状のもので、円柱が回転しながら転写するものをエンボスロール加工という。
【００５１】
熱インプリント加工とは、基材にポリメタクリル酸メチルなどの熱可塑性樹脂を塗布し、ガラス転移温度以上に昇温してモールドを押し付けて形状を転写させるものである。光インプリント加工とは、基材に光硬化性樹脂を塗布し、モールドを押し付けてＵＶ照射することによって樹脂を硬化させ、形状を転写させるものである。
【００５２】
熱インプリント加工は、熱可塑性樹脂の選択性が広いという特長があるが、昇温および降温に時間を要するためスループットが上がらないという問題がある。一方、光インプリント加工は、光硬化性樹脂の選択性の問題があるものの、一般に粘度が低いために転写性が良く、また紫外線を照射して硬化するためにスループットが高いという特長がある。
【００５３】
ここでモールドは、ダイヤモンド切削などの機械加工や、レーザー加工、エッチング法、リソグラフィ法等の特殊加工によっても作製することができる。
【００５４】
以上のように構成された本実施の形態の成形体１について、以下その作用を説明する。
【００５５】
撥液性について、表面に突起部３を施すことで、基材表面と液滴との界面に多くの空気を含ませることがでる。空気は完全に疎水性の物質であることから、液滴は撥液性を示すことになる。凹部に空気を多く含ませるためには、突起を高くする、すなわちアスペクト比を大きくする方法がある。しかし、突起を高くすると摩耗による応力を受けやすくなり、突起部の折れ曲がりが生じ、結果、撥液性が低下することとなる。  我々は、先端部をある程度以下まで狭くすることによって空気量を保持させることで、低いアスペクト比でも撥水性を発現できることを見出した。
【００５６】
また、耐摩耗性について、摩耗による撥液性の低下の原因を断面観察によって考察した結果、突起が摩耗して短くなってアスペクト比が低下するのではなく、頂点から５μｍ程度下の部分で折れ曲がり、液滴と先端との接触面積が増加（空気との接触面積の低下）することが撥水性低下の主要因であることを見出した。
【００５７】
我々は、鋭意検討の結果、先端部の幅をある範囲内で規定し、かつ、先端部を曲面形状とすることで、先端部の折れ曲がりを軽減できることが判明した。すなわち、曲面によって先端部に滑り性を付与させることができ、先端にかかる応力を分散させることができるため、折れ曲がりを軽減させることとなる。
【００５８】
以上のように、先端部の幅の範囲、及び形状を規定することによって、高い撥水性を発現し、かつ耐摩耗性を向上させることが可能となる。
【００５９】
また、さらに先端部に高い滑り性を付与するために、突起部３がコート層に覆われていてもよい（図示せず）。
【００６０】
コート層に用いられるコーティング剤は、表面自由エネルギーを制御するために塗布される。その材料については特に限定されるものではなく、フッ素系、シリコーン系、ポリシラン系、アルキル系、アクリル系、又はシリカ系等を用いることができる。特に、摺動性を向上させるコーティング剤成分の官能基としてフッ化炭素基、シリコーン基、又は炭化水素基等を有するものを用いることができる。
【００６１】
フッ素系コーティング剤として、フルオロアルキル基、フルオロエーテル基等を含むもの、また、フッ素系シラン化合物や、膜強度を向上させるためにシロキサン結合を有していてもよい。フルオロエーテル基を含むことにより、さらに摩擦抵抗を低減することが可能である。  シリコーン系コーティング剤として、ポリシロキサンを骨格とし、側鎖にメチル基やフェニル基を有するものを用いてもよい。変性基を含んでいてもよい。
【００６２】
また、アルキルポリシラン、フッ化アルキルポリシラン等のポリシラン系、アルキル系、アクリル系、シリカ系、その他汎用的なコーティング剤を用いることができる。
【００６３】
コーティング剤を塗布する際、基材との密着性を向上させるため、例えばシリカ層や有機層等を形成するようなプライマーを用いてもよく、また前処理として基材にコロナ処理やプラズマ処理等の放電処理を行ってもよい。
【００６４】
コーティング剤の塗布方法は、ドライ、ウェット等、一般的に知られている方法で塗布可能である。
【００６５】
以上のように、汚れの原因となる液滴、求められる撥水性や耐久性、外観に合わせて、自由に選択することができる。
【００６６】
なお、本実施の形態に記載の寸法は、測定方法として、形状測定用のレーザー顕微鏡、及び走査型電子顕微鏡を用いて実測を行っている。測定による誤差は±０．１μｍ以内である。
【００６７】
以下、本実施の形態に係る突起部断面の底辺の長さＬ、高さＨ、溝幅Ｍ、そして仮想線の長さＬの寸法範囲の適正値について、実験によって導き出された結果について説明する。
（実験方法）
種々の寸法の凹凸形状を有する成形体は、射出成形によって作製した。
【００６８】
初めに、所望の寸法の凹凸形状を転写させるための金型を作製した。所望の寸法のダイヤモンドバイトを作製し、公知の切削加工によって真鍮製の平板に溝を形成させ、その上にニッケルメッキを施して金型とした。
【００６９】
次に、上記の金型を射出成形機のキャビティー側に設置した。樹脂はポリプロピレンを使用するがこれに限らない。ただし同等の表面張力（または表面自由エネルギー）を有していることが望ましい。摩耗特性に影響する樹脂の硬さについては、ポリプロピレン程度の硬さが好ましく、デュロメーター硬さ（Ｄタイプ）では６０から８０程度である。一方、アクリル樹脂等の硬い樹脂（同硬さで８５程度）や、エラストマー樹脂等の柔らかい樹脂（同硬さで５５程度）は、本実施の形態と同じ寸法規定であっても効果が低い。
【００７０】
適正な金型温度、成形条件下、射出成形を実施し、７０×７０ｍｍ、厚み２ｍｍのプロピレン製の平板を得て、図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の実験サンプルとした。なお、成形条件（特に金型温度）によって転写性を調整し、寸法の種類を増やす操作を行った。
【００７１】
以上のように得られた凹凸形状の表面や断面をレーザー顕微鏡、又は走査型電子顕微鏡によって観察し、寸法を実測した結果を表１〜３に示す。
【００７２】
次に、作製した成形体１を用いた評価方法について説明する。
（評価方法）
評価は水滴に対する接触角を測定し、その値（撥水性）より判定した。これは凹凸形状の変形度合いと接触角とが相関することに基づくものであり、変形が大きければ接触角が小さくなる。一方、摩耗が抑えられれば、先端の変形が小さく、接触角が大きい（接触角の低下が少ない）ということになる。
【００７３】
接触角の測定には、協和界面科学株式会社の接触角計ＤＭ−５０１型を用い、液体として５μｌの蒸留水を使用した。
【００７４】
判定する表面状態は、成形体の基材表面に摩擦応力を加えていない状態を初期（初期撥水性）、摩耗往復回後の状態（耐摩耗性）とした。
【００７５】
摩耗往復方法について、蒸留水で濡らした綿製雑巾を使用し、荷重５００ｇ、往復速度６０往復／分、ストローク７０ｍｍで行った。往復回数は、実際の拭き掃除回数を想定し、１０４０往復回、５２００往復回に設定した。
【００７６】
次に表に記した「○」と「×」の判定基準について説明する。
【００７７】
初期撥水性について、接触角が１４０度以上あれば１４０度「○」、１５０度以上あれば１５０度「○」とする。満たさない場合はそれぞれ「×」と記入した。
【００７８】
耐摩耗性について、１０４０往復回後の接触角が１３０度以上あれば１０４０往復回「○」、５２００往復回後の接触角が１３０度以上あれば５２００往復回「○」とする。満たさない場合はそれぞれ「×」と記入した。
【００７９】
なお、接触角が１４０度以上であれば、水滴が表面を玉のように転がる状態であり、特徴的な表面機能を発揮するため、撥水性の基準角度とした。また、接触角１３０度については、フッ素コート等の化学処理のみでは実現せず、凹凸形状によって初めて実現する角度であるため、耐摩耗性の基準角度とした。
【００８０】
以下、実験結果について説明する。
（結果１）
図５（ａ）に示すような突起部の先端のＲ寸法が、１μｍよりも小さい場合の実験結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
2018199224.tif 000003
【００８２】
実験結果が示すように、突起部の先端が尖っている場合（先端Ｒが１μｍ未満）で、溝幅Ｍが１４〜３５μｍのとき、アスペクト比が０．６と小さくても、初期撥水性は接触角で１４０度以上と高いものであった。水滴が表面と点接触に近い状態で接しており、水滴が空気に囲まれる状態となって、球形に近づくからと考えられる。ただし、溝幅が４８μｍと広い状態では、水滴が溝に落ち込み、もはや点接触だけでなく側面との接触も発生していると考えられるため、接触角１４０度を超えることはできない。
【００８３】
一方、耐摩耗性は、アスペクト比が０．３〜２．２の範囲内であっても、摩耗１０４０往復回後で既に接触角１３０度を下まわっている。突起部先端の幅が細くなっており、摩擦応力によって容易に先端が折れ曲がり、水滴との接触面積が増加してしまうからであると考えられる。
【００８４】
以上より、溝幅Ｍが１４〜３５μｍである場合、アスペクト比が０．６〜２．２の範囲内で、初期撥水性は接触角１４０度を超え、１５０度に到達するものとなる。しかし、耐摩耗性については弱いものであった。
（結果２）
図５（ｂ）に示すような突起部の先端幅Ａが、幅３μｍの場合の実験結果を表２に示す。
【００８５】
【表２】
2018199224.tif 000004
【００８６】
実験結果が示すように、突起部の先端が平坦な場合、高さＨが４４μｍと高く、またアスペクト比が２．２と大きくても、初期撥水性は接触角で１４０度未満であった。水滴と空気層との接触面積が十分確保できなくなり、水滴と空気との表面張力による球形に近い形状を形成することができなくなるからである。
【００８７】
一方、耐摩耗性は、摩耗５２００往復回後でも接触角で１３０度以上であった。突起部先端が太く、摩擦応力によって容易に先端が折れ曲がることなく、水滴との接触面積の変化が小さく抑えられるからと考えられる。
【００８８】
以上より、突起部の先端が平坦な場合、初期撥水性は接触角で１４０度未満であるが、耐摩耗性は高いものであった。
【００８９】
上述の結果１と２は、初期撥水性における接触角の程度や、耐摩耗性における摩耗回数の程度に違いはあるものの、撥水性を良くすれば耐摩耗性が悪くなり、耐摩耗性を良くすれば撥水性が悪くなるものであり、従来の技術課題であった。
【００９０】
しかし、種々の凹凸形状の成形体の作製と主要寸法の実測、および撥水性の測定から、両者の関係を結びつけるべく鋭意検討した結果、撥水性と耐摩耗性とを同時に良好な性能で実現する形状、寸法領域があることを見出した。
【００９１】
その形状とは、図５（ｃ）に示すような突起部の先端が円弧に近い形状であり、形状寸法が特定の領域内の場合である。
（結果３）
図５（ｃ）に示すような突起部の先端のＲ寸法が、１〜４μｍの場合の実験結果を表３に示す。
【００９２】
【表３】
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【００９３】
実験結果が示すように、突起部の先端が曲面形状であってＲに近似したときの寸法が１〜３μｍであり、溝幅Ｍが１４〜３５μｍのとき、アスペクト比が０．６〜２．２の範囲内で、初期撥水性は接触角で１４０度以上となる。さらに、アスペクト比が１．８〜２．２の範囲内では、初期撥水性は接触角で１５０度に達することになった。これは水滴が表面と点接触に近い状態で接しており、水滴が空気に囲まれる状態となって、球形に近づくからと考えられる。ただし、先端のＲ寸法が４μｍのときは、アスペクト比が０．６であっても１４０度の撥水性は得られない。水滴が大きなＲ形状に沿って落ち込み、側面との接触が発生していると考えられるからである。
【００９４】
一方、耐摩耗性は、アスペクト比が０．３〜１．８の範囲内であれば、摩耗１０４０往復回後で接触角１３０度を維持することができる。
【００９５】
これに突起部断面の頂点から５μｍだけ底辺側に離れ、突起部断面の輪郭線によって切り取られる長さＴの結果を比較してみると、初期撥水性が接触角で１４０度以上であり、かつ、かつ摩耗１０４０往復回後でも接触角で１３０度以上となる形状は、４μｍ≦Ｔ≦１０μｍであった。
【００９６】
長さＴが１０μｍを超えて大きくなると（Ｎｏ．３−１、３−７、３−１３、３−１７）、初期に高い撥水性を得ることはできない。これは、たとえ先端Ｒ寸法が小さく、アスペクト比が０．６であったとしても、先端から急激に太くなる形状では、水滴が突起部の側面部までにも接することとなり、接触面積を十分小さくすることができないためと考えられる。一方、長さＴが４μｍより小さくなると（Ｎｏ．３−４）、応力によって変形し易くなり、耐摩耗性を確保することが困難となる。
【００９７】
上記の寸法範囲の中央値付近では、例えば、長さＴが５．５μｍ（Ｎｏ．３−９）、７．０μｍ（Ｎｏ．３−１４）では、摩耗５２００往復回でも接触角１３０度以上あり、初期撥水性が接触角１５０度を超える形状であった。これは各寸法パラメータに対しての初期および摩耗後の撥水性が、トレードオフ曲線となっており、それぞれを満足する点として中央付近で交わるからであると推察される。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のように、本開示にかかる成形体は、摩擦応力による突起部の変形を抑えることができるので、包装材の内面や、液切り性が求められる注ぎ口やキャップ部品、掃除機や冷蔵庫、エアコン、洗濯機、温水洗浄便座、電子レンジ、炊飯器などの家電製品を含む耐久消費財、または、自動車や内装および外装の建材に適用できる。
【符号の説明】
【００９９】
１  成形体
２  基材表面
３  突起部
４  頂点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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