(57)【要約】 【課題】  ポリカーボネート部材にプラズマ処理、コロナ放電処理、紫外線照射、火炎処理などの方法で、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＣＨＯなどの親水基を導入して親水性を付与しても、大気中の水分や有機物を吸着し短時間で親水性が失われてしまう。 【解決手段】  ポリカーボネートにカリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド及び／又はリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを添加することで、酸素プラズマの作用をポリカーボネート材料の深淵部にまでいきわたらせることができ、長期にわたって材料の親水性を保つことができる。【選択図】  図１
2016196521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド及び／又はリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを含有するポリカーボネート部材に酸素プラズマを作用させた親水化ポリカーボネート部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親水化したポリカーボネート部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂であるポリカーボネートは、耐衝撃性、耐熱性、難燃性、透明性などの特性に優れているために様々な工業製品用材料として使用されている。特に光学製品内のガラスレンズ代替え材料や、医療検査機器に使用するスライドガラス代替え材料などに好適に使用されている。しかし近年、前記特性に優れているポリカーボネートに新たな特性として親水性所謂ぬれ性を付与することが望まれている。ポリカーボネートを含む合成樹脂は、一般的に表面エネルギーが低く撥水性を呈している。そこで合成樹脂表面のぬれ性を向上させる手段として、表面の酸化処理、親水性モノマーのグラフト重合、親水性物質のコーティング、表面の粗面化、表面の微細加工などが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８６７０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明では、プラズマ処理、コロナ放電処理、紫外線照射、火炎処理などの方法により、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＣＨＯなどの親水基を導入して親水性を向上させる方法が記載されている。しかし合成樹脂表面に導入した親水基は、大気中の水分や有機物を吸着し短時間で親水性が失われてしまう問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、カリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド及び／又はリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを含有するポリカーボネート部材に酸素プラズマを作用させた親水化ポリカーボネート部材を要旨とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
ポリカーボネートに混合添加されたカリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド及びリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドは、イオン伝導性物質として働き、酸素プラズマの作用をポリカーボネート材料の深淵部にまでいきわたらせることができるものと推察され、ポリカーボネート材料の表面のみならず内部の深い部分にも多量の親水基を導入することができ、最表面の親水性が阻害されてもポリカーボネート材料の分子運動によって最表面の入れ替えが行われ、長期にわたって材料の親水性が保たれる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
ポリカーボネートは、公知の成形材料が使用できる。例えば、住化スタイロンポリカーボネート(株)製のカリバーシリーズやＳＤポリカシリーズ、帝人(株)製のパンライト、三菱エンジニアリングプラスチック(株)製のユーピロンやノバレックスやザンター、出光興産(株)製のタフロンなどが挙げられる。ただしこれらに限定されるものではない。
【０００８】
ポリカーボネートを親水化状態とする方法は、プラズマ処理、コロナ放電処理、紫外線照射、火炎処理など公知の方法で良く、特にプラズマ処理やコロナ放電処理など大気中の酸素をプラズマ状態としポリカーボネート表面に物理化学的に高いエネルギーで親水基（−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＣＨＯなど）を導入する方法（酸素プラズマによる親水基の導入方法）が好ましい。
【０００９】
この酸素プラズマによる親水基の導入は、放電処理により放出された電子が、電界中で加速され大気中の酸素と衝突することで解離・イオン化するものであり、この解離・イオン化した酸素は、酸素ラジカルやオゾンとなるとともに電子も放出する状態となる。この放出された高いエネルギーを持つ電子は、ポリカーボネートの表面層に作用し、表面層の炭素鎖を切断する。また酸素ラジカルやオゾンは、切断された炭素と再結合することで親水基（−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＣＨＯなど）が形成することとなるものである。
【００１０】
ポリカーボネートに配合したカリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド及びリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドは、イオン伝導性をポリカーボネートに付与し、切断された炭素と再結合する酸素ラジカルやオゾン（イオン化した酸素）が、ポリカーボネートの表面層への進入を促進させ、より内部への親水基の形成かつ多量の親水基の形成を促進させる。
【００１１】
市販されているカリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド及びリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドとしては、有機フッ素系帯電防止剤が使用できる。例えば、カリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドとしては、三菱マテリアル(株)製ＥＦ−Ｎ１１２やＥＦ−Ｎ４４２などが挙げられ、リチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドとしては、三菱マテリアル(株)製ＥＦ−Ｎ１１５などが挙げられる。ただしこれらに限定されるものではない。
【００１２】
その他、ポリカーボネートには、劣化を防止する目的で、酸化防止剤として、２，６ジｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、４，４’−チオビス（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール、ｎ−オクタンデシル−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、テトラキス［メチレン−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、トリス（ノニル・フェニル）ホスファイト、ジフェニル・モノ（２−エチルヘキシル）ホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリイソデシルホスファイト、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニルベンタエリスリトール−ジホスファイト、テトラ（Ｃ１２−Ｃ１５アルキル）−４，４−イソプロピリデン−ジフェニルジホスファイト、ジラウリル３，３’チオジプロピオネート、ジステアリル３，３’チオジプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス（３−ラウリルチオプロピオネート）、２−メルカプトベンズイミダーゾール、安定剤として、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、エポキシ化脂肪酸オクチルエステル、エポキシ化脂肪酸アルキルエステル、紫外線吸収剤として、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、（２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ビス（１−メチル−１−フェニルエチル）フェニル、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−５’−ジ−ｔ−ベンチル）−ベンゾトリアゾール、２，４ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン−５−スルフォン酸３ハイドレイト、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチルオキシベンゾフェノン、強度を向上する目的で、シリカ、珪藻土、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化スズ、酸化アンチモン、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネシウムなどの水酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ドーソナイト、ハイドロタルサイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、石膏繊維、ケイ酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、セビオライト、イモゴライト、セリサイト、ガラス繊維、ガラスビーズ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、木炭粉末、チタン酸カリウム、硫化モリブデン、炭化ケイ素、ステンレス繊維、ホウ酸亜鉛、テフロン（登録商標）粉、木粉、ゴム粉、難燃性を向上する目的で、ペンタブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェノール、ヘキサブロモシクロドデカン、ヘキサブロモベンゼン、トリフェニルホスフェート、リン酸エステル、赤リン、塩素化パラフィン、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、メラミンシアヌレート、帯電を防止する目的で、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、アルキルジエタノールアミン、ヒドロキシアルキルモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン脂肪酸エステル、アルキルジエタノールアマイド、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルホスフェート、テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンゾルアンモニウム塩、アルキルベタイン、アルキルイミダゾリウムベタイン、ポリエチレンオキシド、ポリエーテルエステルアミド、エチレンオキシド−エビハロヒドリン共重合体、メトキシポリエチレングリコールメタアクリレート共重合体、４級アンモニウム塩基含有メタアクリレート共重合体、４級アンモニウム塩基含有メタクリルイミド共重合体、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、カルボベタイングラフト共重合体、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アルキルジエタノールアミン、アルキルジエタノールアミド、ポリオキシエチレンエタノールアミン、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレン硫酸エステル塩などが添加されていても良い。
【００１３】
ポリカーボネート部材の形状は、その用途に応じて、例えば、顕微鏡観察用に用いられるプレパラート及びカバーグラスの形状となる板状（プレート状）は好適に用いることが出来る。また親水基を導入する部分の表面に、微細な凹凸形状が形成されていても良い。例えば、金型内表面に、連続的に配列された直線状又は曲線状の溝や、規則的に配列した円柱形や部分球形の凸部や凹部などの微細凹凸形状の転写である所謂ナノインプリントなどの方法で形成し、ポリカーボネート部材を成形するときに、必要な表面部分に前記凹凸を形成することが挙げられる。尚、溝を形成すると、液の濡れに方向性がでる可能性があるが、規則的に配列された円柱形や部分球形の凹凸では方向性を問わない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例を示すポリカーボネート部材の斜視図。
【図２】本発明の金型から取り出した状態のポリカーボネート部材。
【図３】本発明の親水化部の表面状態を示す拡大図。
【図４】本発明の他の実施例を示すポリカーボネート部材の斜視図。
【図５】本発明の使用状態を示す斜視図。
【実施例】
【００１５】
本発明を図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１に示したものは、本発明のポリカーボネート部材として、顕微鏡観察用に用いられるプレパラートを想定した、長辺２０ｍｍ、短辺１０ｍｍの板状の部材１であり、表面部分に、長辺１４ｍｍ、短辺１０ｍｍの親水化部分２が形成されている。この親水化部分２は、板状部材の表面のみに形成することもできるが、表裏両方に対称的に形成することによって部材の表裏を気にせずに使用できるようにすることもできる。尚、参照符号３は、射出成形によるランナー部の切除痕であり、このランナー部を表面裏面の一方（図面上下方向の一方）に偏らせた位置に形成することによって、金型の段を少なくしつつ、部材の表裏を管理させることなどもできる。
【００１７】
図２に示したものは、金型から取り出した状態のポリカーボネート部材１である。参照符号４は、キャビティ内に樹脂を送るランナー部であり、参照符号５は、ランナーに樹脂を入れるゲート口跡である。
【００１８】
親水化部分２となる部分２’の表面状態を示す拡大図を想定した図３に示すように、プレートの長手方向に直行する方向に複数の溝６が等間隔で形成されている。図示は断面を想定した拡大模式図であるが、溝６は深さ２０ｎｍ幅２５０ｎｍで、隣り合った溝との間隔が２５０ｎｍのものを想定してあり、ナノインプリント法により金型内面に施された形状が転写された形になっている。尚、当該部分を凹凸が極力ない鏡面状態とすることもできる。
【００１９】
図４に他の一例を示す。
【００２０】
親水化部２を、凹み部７の底面として形成した一例である。このような形状とすることによって、平板を被せるのみで、検体液を浸透させる隙間が、凹み部７の深さ分自動的に形成されるものである。
【００２１】
図５に使用状態を説明する斜視図を示す。
【００２２】
前述のポリカーボネート部材１が２枚長手方向を交差するように重ね合わされて、設置部材８に設置されている状態を示している。尚、ポリカーボネート部材１としては、図１に図示したものを想定している。この設置部材８も透明性等を考慮してポリカーボネート製の射出成形部材である。
【００２３】
設置部材８には、ポリカーボネート部材１の長手方向を縦に配置させる下凹部９とその上側にポリカーボネート部材１の長手方向を横に配置させる上凹部１０とが、それぞれ短辺と長辺に合わせた幅の凹部として形成されており、また、上となるポリカーボネート部材１を抑える爪１１によって、各ポリカーボネート部材１を凹部の壁に沿ってスライドしながら設置できるようになっている。
【００２４】
下凹部９と上凹部１０との間には、スリーブ１２が配置され、両ポリカーボネート部材１の間に、０．１２ｍｍの隙間１３を形成するようにしてある。各ポリカーボネート部材１を、互いの親水化部分２が対峙するように配置したとき、隙間１３に体液や体内外の分泌・排泄液などの検体液を浸透させて、顕微鏡観察などに供することとなる。尚、下に位置するポリカーボネート部材１の表面露出部分が、体液や体内外の分泌・排泄液などの検体液を滴下して隙間１３に浸透させる試料液滴下部１４となる。
【００２５】
以下、ポリカーボネート部材１の材質と親水化処理を種々変えた具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
ポリカーボネート材料（住化スタロンポリカーボネート(株)製カリバー３０１−３０）に、リチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（三菱マテリアル(株)製ＥＦ−Ｎ１１５）をポリカーボネート材料の重量に対して５ｗｔ％添加し、射出成形法にて板状のポリカーボネート部材１を成形した。尚、親水化部２となる部分にはナノインプリント法による凹凸形成は行わない鏡面状態とした。
【００２６】
親水化部２に、放電量が５６１４Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２の条件でコロナ放電処理（春日電機(株)製ワイヤー電極式コロナ処理装置）を行い、親水性ポリカーボネート部材を得た。
（実施例２）
実施例１のリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（三菱マテリアル(株)製ＥＦ−Ｎ１１５）の添加量を３ｗｔ％に変更した以外は実施例１と同様になして親水性ポリカーボネート部材を得た。
（実施例３）
実施例１のリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（三菱マテリアル(株)製ＥＦ−Ｎ１１５）をカリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（三菱マテリアル(株)製ＥＦ−Ｎ１１２）に変更した以外は実施例１と同様になして親水性ポリカーボネート部材を得た。
（実施例４）
実施例３のカリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（三菱マテリアル(株)製ＥＦ−Ｎ１１２）の添加量を３ｗｔ％に変更した以外は実施例３と同様になして親水性ポリカーボネート部材を得た。
（実施例５）
親水化部２となる部分にナノインプリント法にて、ライン状（線幅２５０ｎｍ、線高さ２０ｎｍ、線間隔２５０ｎｍ）の微細凹凸形状を形成した以外は、実施例１と同様になして親水性ポリカーボネート部材を得た。
（実施例６）
実施例１のコロナ放電処理（春日電機(株)製ワイヤー電極式コロナ処理装置）をプラズマ処理（春日電機(株)製大気プラズマ装置リアルプラズマＭＯＤＥＬ  ＡＰＧ−５００）に変更した以外は実施例１と同様になして親水性ポリカーボネート部材を得た。
（実施例７）
実施例１のコロナ放電処理の処理条件である放電量を２８０７Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２に変更した以外は実施例１と同様になして親水性ポリカーボネート部材を得た。
（実施例８）
実施例１のコロナ放電処理の処理条件である放電量を１１２２８Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２に変更した以外は実施例１と同様になして親水性ポリカーボネート部材を得た。
（比較例１）
ポリカーボネート材料（住化スタロンポリカーボネート(株)製カリバー３０１−３０）に、リチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（三菱マテリアル(株)製ＥＦ−Ｎ１１５）を添加せず、そのまま使用した以外は実施例１と同様になしてポリカーボネート部材を得た。
（比較例２）
ポリカーボネート材料（住化スタロンポリカーボネート(株)製カリバー３０１−３０）に、リチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（三菱マテリアル(株)製ＥＦ−Ｎ１１５）をポリカーボネート材料の重量に対して５ｗｔ％添加し、射出成形法にて板状のポリカーボネート部材１を成形した。尚、親水化部２となる部分にはナノインプリント法による凹凸形成は行わない鏡面状体とした。
【００２７】
実施例１〜８及び比較例１、２のポリカーボネート部材を、図５に示した状態として、以下の試験を行った。
＜親水性の評価＞
（１）マイクロピペットを用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ６７６８で定める試験用混合液（ぬれ張力７３．０ｍＮ／ｍ（成分：水１００％）、商品名：ぬれ張力試験用混合液Ｎｏ．７３．０（和光純薬工業(株)））を試料溶液滴下部１４に２３μｌ滴下する。
（２）滴下したぬれ張力試験用混合液が、隙間１３（試料溶液展開部）内に浸透・展開する。
（３）試料溶液展開部６内に、ぬれ張力試験用混合液が満たされるまでの時間を浸透時間と定義し、親水性の評価とした。なお浸透時間が短いほど親水性が高いと評価する。
（４）４０℃、８０％の雰囲気で１週間放置した後のポリカーボネート部材１に対し、上記（１）〜（３）の試験を実施した。
【００２８】
結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2016196521.tif 000003
実施例１〜８、比較例１、２に示したようにカリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド又はリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを含有するポリカーポネート部材に酸素プラズマを作用させることで、浸透時間が短くなり長期にわたって材料の親水性が保たれる。また実施例１、３は、カリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド又はリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドの添加量を増やすことでイオン伝導性物質としての働きを多くし、更に浸透時間が短くすることができる。また実施例５は、ナノインプリント法にて、親水化部にライン状の微細凹凸形状を追加することにより、浸透時間が最も短くなっている。これはライン状の微細凹凸形状を形成することにより液の濡れに方向性を付与したためと推測される。
【００３０】
一方、比較例１、２においては、コロナ放電処理のみ（比較例１）あるいはリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドの添加のみ（比較例２）では、浸透時間が長くなり（または浸透しなくなり）長期にわたって材料の親水性を付与することはできない。
【符号の説明】
【００３１】
１    ポリカーボネート部材
２    親水化部
２’  親水化部
３    ランナー部の切除痕
４    ランナー部
５    ゲート口跡
６    溝
７    凹み部
８    設置部材
９    下凹部
１０  上凹部
１１  爪
１２  スリーブ
１３  隙間
１４  試料液滴下部
【図１】
2016196521.tif 000004
【図２】
2016196521.tif 000005
【図３】
2016196521.tif 000006
【図４】
2016196521.tif 000007
【図５】
2016196521.tif 000008