(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に金属アルコキシドに抗菌剤を分散した溶液を塗布することにより金属酸化物膜を形成する工程によって作成した抗菌性を有する下層膜と、前記下層膜の活性水素と一端にＣＦ３基を有し他端にクロロシリル基またはアルコキシシリル基を有するシラン系界面活性剤を縮合反応させる工程により防汚性を有する化学吸着膜とを有することを特徴とする高機能性表面処理膜。
【請求項２】
基材表面に金属アルコキシドに抗菌剤を分散した溶液を塗布することにより金属酸化物膜を形成する工程によって作成した抗菌性を有する下層膜を形成する工程と、前記下層膜の活性水素と一端にＣＦ３基を有し他端にクロロシリル基またはアルコキシシリル基を有するシラン系界面活性剤を縮合反応させる工程により防汚性を有する化学吸着膜を形成する工程を有することを特徴とする高機能性表面処理膜の製造方法。
【請求項３】
抗菌剤の割合が、金属アルコキシドに対して重量分率にして０．１％〜５％であることを特徴とする請求項２に記載の高機能性表面処理膜の製造方法。
【請求項４】
一端にＣＦ３基を有し、他端にクロロシリル基またはアルコキシシリル基を有するシラン系界面活性剤が、（化１）または（化２）から選ばれる少なくとも一つを含む請求項２に記載の高機能性表面処理膜の製造方法。
【化１】
0003932671.tif 000005
【化２】
0003932671.tif 000006
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撥水性・撥油性すなわち防汚性と抗菌性を併せ持つ高機能性表面処理膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基材表面の撥水撥油防汚性を改善する方法として、フッ素ポリマーを塗布焼き付けたり、フロロカーボン系の化学吸着単分子膜を形成する方法が提案されている（特開平８−１８８４４８号公報参照）。また、フッ素ポリマー中に抗菌剤を分散させ塗布焼き付ける方法で、抗菌性と防汚性を兼ね備えた表面処理膜も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フッ素ポリマーを塗布する方法では、ピンホールの発生により塗膜の耐久性が悪くなる、基材表面の光沢が劣化する、透明性が悪くなる等の問題を有していた。また、化学吸着単分子膜は、塗膜の耐久性、透明性には優れるものの、防汚性以外の他の機能性（例えば、抗菌性）を付加しようとした場合、その膜厚が数ｎｍであることから機能性を有する添加剤（例えば、抗菌剤）を担持できない等の問題を有していた。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、抗菌性・防汚性を有する高機能性表面処理膜を提供することを第一の目的とする。また、前記高機能性表面処理膜の製造方法を提供することを第二の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記第一の目的を達成するために本発明の高機能性表面処理膜は、基材表面に金属アルコキシドに抗菌剤を分散した溶液を塗布することにより金属酸化物膜を形成する工程によって作成した抗菌性を有する下層膜と、前記下層膜の活性水素と一端にＣＦ３基を有し他端にクロロシリル基またはアルコキシシリル基を有するシラン系界面活性剤を縮合反応させる工程により防汚性を有する化学吸着膜とを有することを特徴とする高機能性表面処理膜とする。この構成により、耐久性、透明性に優れた抗菌性・防汚性を有する表面処理膜を実現できる。
【０００６】
また、第二の目的を達成するために本発明の高機能性表面処理膜の製造方法として、基材表面に金属アルコキシドに抗菌剤を分散した溶液を塗布することにより金属酸化物膜を形成する工程によって作成した抗菌性を有する下層膜を形成する工程と、前記下層膜の活性水素と一端にＣＦ３基を有し他端にクロロシリル基またはアルコキシシリル基を有するシラン系界面活性剤を縮合反応させる工程により防汚性を有する化学吸着膜を形成する工程を有することを特徴とする高機能性表面処理膜の製造方法とする。この方法により、上記高機能性表面処理膜を簡単且つ確実に形成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、基材表面に金属アルコキシドに抗菌剤を分散した溶液を塗布することにより金属酸化物膜を形成する工程によって作成した抗菌性を有する下層膜と、前記下層膜の活性水素と一端にＣＦ３基を有し他端にクロロシリル基またはアルコキシシリル基を有するシラン系界面活性剤を縮合反応させる工程により防汚性を有する化学吸着膜とを有することを特徴とする高機能性表面処理膜であり、この構成により、金属酸化物膜に含まれる抗菌剤が下層に含まれているにも関わらず、フッ化アルキル系化学吸着膜の膜厚が非常に薄いために、十分にその抗菌効果を発揮できる。さらに、抗菌剤を金属酸化物膜に分散することができ、抗菌性を有する表面処理膜を提供できる。フッ化アルキル系化学吸着膜のみでは１分子層からなるため劣化を起こしやすいが、下層に金属酸化物を設けることで耐久性を向上することが可能となる。さらに、アンカー効果により密着しているフッ素ポリマーの塗膜に比べ耐久性に優れる。更に、膜厚が非常に薄いため透明性に優れ、基材表面の光沢を損なうことがない。
【０００８】
本発明の請求項２記載の発明は、前記高機能性表面処理膜の製造方法である。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の発明は、抗菌剤の割合が金属アルコキシドに対し重量分率にして０．５％〜５％であることを特徴とする高機能性表面処理膜の製造方法であり、この範囲で抗菌剤を添加することにより、抗菌効果を十分に発揮し、基材への密着性も良好な金属酸化物下層膜を形成することができる。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の発明は、化学吸着膜を形成する工程が、抗菌剤を分散した金属酸化物膜表面の活性水素と一端にＣＦ３基を有し多端にクロロシリル基またはアルコキシル基を有するシラン系界面活性剤を縮合反応させ、フッ化アルキル系化学吸着膜を形成する工程からなる前記高機能性表面処理膜の製造方法である。この構成により、アンカー効果により密着しているフッ素ポリマーの塗膜に比べ耐久性に優れる。更に、膜厚が非常に薄いため透明性に優れ、基材表面の光沢を損なうことがない。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図１において、本発明の高機能性表面処理膜は、基材１（ガラス、ステンレス、陶磁器など）の表面に抗菌剤を分散した金属酸化物膜からなる下層２を設け、更にその表面に化学結合により吸着したフッ化アルキル系化学吸着膜３を設けて形成しているものである。
【００１２】
下層２は、抗菌剤を金属アルコキシド水溶液に重量分率で０％〜５％となるように分散し、その中に基材を浸漬した後引き上げるディップ法により塗布後、焼成する。抗菌剤としては、銀、銅等を含む無機系抗菌剤を用いる。抗菌剤の最適混合比は抗菌剤によって異なるが、金属アルコキシドに対し重量分率で０％〜５％含有すれば十分に抗菌性を発揮することができる。５％以上加えた場合には、金属酸化物膜の密着性が劣るという問題を生じる。例えば、東京応化工業（株）のＳｉ−Ｐ−Ｆｉｌｍ中に大同特殊鋼（株）の銀テックを分散させた溶液をディップ法により塗布後、４００℃で１５分焼成することでシリカ層を形成する。
【００１３】
フッ化アルキル系化学吸着単分子膜３は以下の方法で形成する。フッ化アルキル基を含むシラン系界面活性剤として一般式（化３）、（化４）を用いる。
【００１４】
【化３】
0003932671.tif 000002
【００１５】
【化４】
0003932671.tif 000003
【００１６】
下層膜を形成した基材を、上記シラン系界面活性剤のフッ化炭素系溶媒に１ｗｔ％溶解した溶液に１０分程度浸漬し、その後有機溶剤で洗浄することなく、そのまま水分をほとんど含まない（好ましくは相対湿度５％以下）雰囲気中で溶媒を蒸発させ乾燥させる。この段階で、一部のシラン系界面活性剤は、下層膜表面の水酸基と反応してシロキサン結合を生じ、基材表面に固定される。その後、基材を水分を含む（相対湿度程度３０％以上）雰囲気中に移すと、下層膜表面に固定されたシラン系界面活性剤の未反応の活性基が空気中の水分と反応しポリマー化する。このようにして形成した塗膜はシロキサン結合で下層膜表面に固定されるため、きわめて撥水撥油性、耐久性に優れている。
【００１７】
次に、実施例に示した方法で陶磁器基材表面に作製した高機能性表面処理膜についての実験結果について示す。
【００１８】
まず、撥水性・撥油性を評価するために水に対する濡れ角度を測定した。この結果、濡れ角度は１１６°であり、フッ素樹脂の代表的な材料であるポリ４フッ化エチレンに相当する非常に優れた撥水性・撥油性を有するものである。
【００１９】
次に、この撥水耐久性を３００℃で加熱して加速評価した。従来の表面処理である、下層膜を設けずフッ化アルキル系化学吸着単分子膜を設けたものと比較した結果を図２に示す。下層膜を設けない場合には１００時間経過した後の接触角は５２°まで低下しているが、下層膜を設けた場合には、１００時間経過した後でも１００°以上を保っており、防汚性を十分に発揮できる。すなわち、従来に比べ耐久性に改善が見られた。
【００２０】
抗菌性試験については、２種類の細菌（大腸菌および黄色ブドウ球菌）について実施した。抗菌試験は次に示す方法で行った。試験菌の数が１０５〜１０６個／ｍｌとなるよう調製した菌液をサンプル表面に滴下し、フィルムをのせ密着させる。３５℃、相対湿度９０％の状態に２４時間静置した後、菌液を回収して標準寒天培地にて３５℃、相対湿度９０％で培養する。測定した菌数を（表１）に示す。
【００２１】
【表１】
0003932671.tif 000004
【００２２】
（表１）に示すように、抗菌剤を分散した下層膜を設けた場合には菌数が０に減少しており、抗菌効果が認められる。また、下層膜の上にフッ化アルキル系化学吸着膜を処理した場合についても同様の抗菌効果が認められる。
【００２３】
これにより、抗菌剤を分散させた下層膜とその表面に化学結合したフッ化アルキル系化学吸着膜を設けた表面処理により、防汚性・抗菌性の両方を併せ持つことができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、耐久性、透明性に優れた抗菌性・防汚性を有する表面処理膜を実現できる。更に、その透明性により基材表面の特徴を生かすことができ、特にステンレス基材に用いた場合、従来のフッ素樹脂による黒色の防汚コーティングに比べ、熱線反射率の向上も実現できる。さらに、抗菌剤を担持し、且つ緻密性に優れた下膜層を形成することができる。これにより、抗菌効果だけではなく、基材の保護膜としても有効に働き、特に、ガラス基材に用いた場合、基材からのアルカリ分溶出による膜劣化を防ぐことが可能となる。さらに、従来のフッ素樹脂コーティングのような焼成を必要とせず、室温において、耐久性に優れた防汚性を有する高機能性表面処理膜を簡単且つ確実に形成することができる。
【００２５】
また、請求項２記載の発明によれば、上記高機能性表面処理膜を簡単且つ確実に形成することができる。
【００２６】
また、請求項３記載の発明によれば、下膜層の密着性を損なうことなく、抗菌効果を十分に発揮できる量の抗菌剤を担持させることができる。
【００２７】
また、請求項４記載の発明によれば、吸着分子が基材にほぼ垂直に配向した化学吸着膜を形成することができる。これにより、防汚性を発現するＣＦ３基が最も表面に現れ、より防汚性に優れた高機能性表面処理膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示す表面処理基材の断面図
【図２】  本発明の高機能性表面処理膜を施した陶磁器の３００℃耐熱試験における水に対する接触角の変化を示す図
【符号の説明】
１  基材
２  抗菌剤を分散した金属酸化物膜からなる下層
３  フッ化アルキル系化学吸着単分子膜
【図１】
0003932671.tif 000007
【図２】
0003932671.tif 000008