JP2022094525A - Liquid-repellent structure and packaging material - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、撥液性構造体及び包装材に関する。 The present disclosure relates to liquid repellent structures and packaging materials.
撥水性を有する構造体について種々の態様が知られている。例えば、特許文献1には、熱可塑性樹脂と、疎水性粒子とを含む、単層の撥水性ヒートシール膜が開示されている。
Various aspects of the water repellent structure are known. For example,
特許文献1に記載の発明においては、水滴等との接触角によって撥水性が評価されている。しかし、同文献に記載の発明においては、油分を含む液状物(例えば、サラダ油、カレー、生クリーム)に対する撥液性は検討されていない。特に、当該撥液性は長期に亘り維持されることが求められるが、同文献に記載の発明においてはそれが可能であるか不明である。
In the invention described in
本開示は、長期に亘り優れた撥液性を有する撥液性構造体を提供することを目的とする。また、本開示は、物品と接する側に上記撥液性構造体を有する包装材を提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide a liquid-repellent structure having excellent liquid-repellent properties over a long period of time. Another object of the present disclosure is to provide a packaging material having the above-mentioned liquid-repellent structure on the side in contact with the article.
本開示に係る撥液性構造体は、撥液性を付与すべき表面(以下、場合により「被処理面」という。)と、表面上に形成された撥液層とを備える撥液性構造体であって、撥液層が、フッ素含有樹脂を含むバインダ樹脂と、該バインダ樹脂中に分散されたフィラーとを含有し、三次元表面粗さ解析により得られる、撥液層表面の突出谷部とコア部を分離する負荷面積率Smr2を、撥液層表面の突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1で除した値Smr2/Smr1が5以下である。 The liquid-repellent structure according to the present disclosure is a liquid-repellent structure including a surface to be imparted with liquid-repellent properties (hereinafter, sometimes referred to as a "processed surface") and a liquid-repellent layer formed on the surface. In the body, the liquid-repellent layer contains a binder resin containing a fluorine-containing resin and a filler dispersed in the binder resin, and a protrusion valley on the surface of the liquid-repellent layer obtained by a three-dimensional surface roughness analysis. The value Smr2 / Smr1 obtained by dividing the load area ratio Smr2 that separates the portion and the core portion by the load area ratio Smr1 that separates the protruding mountain portion and the core portion on the surface of the liquid-repellent layer is 5 or less.
上記撥液性構造体が備える撥液層は、水及び油に対する優れた撥液性を有すると共に、その撥液性を長期に亘り維持することができる。後述のとおりSmr2/Smr1なる値は、撥液性構造体表面の撥液層の表面性状(凹凸の様子)を示すものであり、この値を5以下とすることで凹部に液体が入り込み難くなり、単なる撥液性のみならず撥液耐久性が向上するものと発明者らは推察している。 The liquid-repellent layer provided in the liquid-repellent structure has excellent liquid-repellent properties against water and oil, and can maintain the liquid-repellent properties for a long period of time. As will be described later, the value of Smr2 / Smr1 indicates the surface texture (state of unevenness) of the liquid-repellent layer on the surface of the liquid-repellent structure, and by setting this value to 5 or less, it becomes difficult for the liquid to enter the recess. The inventors speculate that not only the liquid repellency but also the liquid repellency durability is improved.
上記撥液性構造体において、X線光電子分光法により得られる、撥液層表面のフッ素原子濃度は35~50atom%であってよい。これにより、撥液耐久性をより向上し易くなる。 In the liquid-repellent structure, the fluorine atom concentration on the surface of the liquid-repellent layer obtained by X-ray photoelectron spectroscopy may be 35 to 50 atom%. This makes it easier to improve the liquid repellent durability.
上記撥液性構造体において、フィラーは、複数の一次粒子が数珠状に連結した構造を有する第一フィラーを含んでよい。数珠状フィラーが有する数珠状構造は、その立体的な構造により撥液層に柔軟性を付与し易く、より長期に亘り撥液性を維持することができる。 In the liquid-repellent structure, the filler may include a first filler having a structure in which a plurality of primary particles are connected in a bead shape. The beaded structure of the beaded filler can easily impart flexibility to the liquid repellent layer due to its three-dimensional structure, and can maintain the liquid repellent property for a longer period of time.
上記撥液性構造体において、フッ素含有樹脂はフッ素-アクリル共重合体を含んでよい。フッ素-アクリル共重合体を含むことで、より長期に亘り撥液性を維持することができる。 In the liquid-repellent structure, the fluorine-containing resin may contain a fluorine-acrylic copolymer. By containing the fluorine-acrylic copolymer, the liquid repellency can be maintained for a longer period of time.
上記撥液性構造体において、フィラーは、鱗片状の第二フィラーを含んでよい。撥液層に鱗片状フィラーを含ませることで、その表面に凹凸がより効率的に形成され、より長期に亘り撥液性を維持し易くなる。 In the liquid repellent structure, the filler may contain a scaly second filler. By including the scaly filler in the liquid-repellent layer, unevenness is formed more efficiently on the surface thereof, and it becomes easy to maintain the liquid-repellent property for a longer period of time.
上記撥液性構造体は、表面と撥液層との間に下地層をさらに備えていてよく、下地層は、熱可塑性樹脂及び平均一次粒子径が5~60μmである第三フィラーを含んでいてよい。これにより、撥液性構造体に粗大な凹凸を形成することができる。粗大な凹凸は、撥液層と内容物とを点接触にし易くするため、撥液性の低下をより抑制することができる。 The liquid-repellent structure may further include an underlayer between the surface and the liquid-repellent layer, the underlayer containing a thermoplastic resin and a third filler having an average primary particle diameter of 5-60 μm. You can stay. This makes it possible to form coarse irregularities on the liquid-repellent structure. Since the coarse unevenness facilitates point contact between the liquid-repellent layer and the contents, deterioration of the liquid-repellent property can be further suppressed.
上記撥液性構造体において、内容物を点接触で保持する効果が得られ易いよう、その表面粗さSaは1.5~15.0μmであってよい。 In the liquid-repellent structure, the surface roughness Sa may be 1.5 to 15.0 μm so that the effect of holding the contents by point contact can be easily obtained.
本開示は、物品と接する側に、上記撥液性構造体を有する包装材を提供する。上述のとおり、撥液性構造体が備える撥液層は、水及び油に対する優れた撥液性を有すると共に、その撥液性を長期に亘り維持することができる。当該撥液層は、油分及びO/W型エマルションの少なくともいずれかを含む物品に特に好適に用いることができる。 The present disclosure provides a packaging material having the above-mentioned liquid-repellent structure on the side in contact with the article. As described above, the liquid-repellent layer provided in the liquid-repellent structure has excellent liquid-repellent properties against water and oil, and can maintain the liquid-repellent properties for a long period of time. The liquid-repellent layer can be particularly preferably used for articles containing at least one of an oil component and an O / W type emulsion.
本開示によれば、長期に亘り優れた撥液性を有する撥液性構造体を提供することができる。本開示の撥液性構造体は、水分のみならず、油分やO/W型エマルション等に対しても、長期に亘り優れた撥液性を発現することができる。また、本開示によれば、物品と接する側に上記撥液性構造体を有する包装材を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a liquid-repellent structure having excellent liquid-repellent properties for a long period of time. The liquid-repellent structure of the present disclosure can exhibit excellent liquid-repellent properties over a long period of time not only for water but also for oils, O / W type emulsions and the like. Further, according to the present disclosure, it is possible to provide a packaging material having the above-mentioned liquid-repellent structure on the side in contact with the article.
以下、添付図面を参照して、本開示の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the same reference numerals will be used for the same elements or elements having the same function, and duplicate description will be omitted.
<撥液性構造体>
図1は、本開示に係る撥液性構造体の一実施形態を模式的に示す断面図である。図1に示されるように、撥液性構造体10Aは、被処理面1a(撥液性を付与すべき表面)を有する基材1と、被処理面1a上に形成された撥液層3Aとを備える。
<Liquid repellent structure>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the liquid repellent structure according to the present disclosure. As shown in FIG. 1, the liquid-
(基材)
基材1は、撥液性を付与すべき表面を有し且つ支持体となるものであれば特に制限はなく、例えば、フィルム状(厚さ:10~200μm程度)であっても、プレート状(厚さ:1~10mm程度)であってもよい。フィルム状の基材としては、例えば、紙、樹脂フィルム、金属箔等が挙げられる。これらの材料からなるフィルム包装材の内面を被処理面1aとし、これに撥液層3を形成することで、内容物が付着しにくい包装袋を得ることができる。プレート状の基材としては、例えば、紙、樹脂、金属、ガラス等が挙げられる。これらの材料を成形してなる容器の内面を被処理面1aとし、これに撥液層3を形成することで、内容物が付着しにくい容器を得ることができる。
(Base material)
The
紙としては、上質紙、特殊上質紙、コート紙、アート紙、キャストコート紙、模造紙、クラフト紙等が挙げられる。樹脂としては、ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、ポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート(PET))、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、セルロースアセテート、セロファン樹脂等が挙げられる。金属としては、例えばアルミ、ニッケル等が挙げられる。 Examples of the paper include high-quality paper, special high-quality paper, coated paper, art paper, cast-coated paper, imitation paper, and kraft paper. Examples of the resin include polyolefin, acid-modified polyolefin, polyester (for example, polyethylene terephthalate (PET)), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), cellulose acetate, cellophane resin and the like. Be done. Examples of the metal include aluminum and nickel.
基材1がフィルム状である場合、基材1は撥液層3と熱融着性を有することが好ましい。また、後述するように基材1と撥液層3との間に下地層が介在する場合には、基材1は下地層と熱融着性を有することが好ましい。基材1の融点は170℃以下であることが好ましい。これにより、ヒートシールによって包装袋を形成する際、基材1と撥液層3との密着性がより強固になるため、ヒートシール性がより向上する。このような観点から、基材1の融点は150℃以下であることがより好ましい。基材1の融点は示差走査熱量分析により測定することが可能である。
When the
(撥液層)
撥液層3Aは撥液性を有する層であり、第一フィラー5f及びバインダ樹脂5bを有する。撥液層3Aは基材1の表面の一部又は全部を覆うように形成されている。撥液性とは、撥水性及び撥油性の両特性を包含する概念であり、具体的には、液体状、半固体状、もしくはゲル状の水性又は油性材料に対し撥液する特性である。水性又は油性材料としては、水、油(サラダ油等)、ヨーグルト、カレー、生クリーム、ゼリー、プリン、シロップ、お粥、スープ等の食品、ハンドソープ、ボディーソープ、シャンプー、リンス等の洗剤、ハンドクリーム、乳液等の化粧品、医薬品、化学品などが挙げられる。これらが直接接するように、撥液性構造体10において、撥液層3Aが最内層又は最外層をなしている。本実施形態に係る撥液層は、水のみならず、油分、O/W型エマルション(乳液、牛乳、ヴィネグレットソース、オランデーズソース、ブイヤベース、木工用接着剤、アクリル絵の具)等に対し長期に亘り撥液性(撥液耐久性)を維持することができる。
(Liquid repellent layer)
The liquid-
撥液層3Aは、図1に示すように、第一フィラー5fを含有する。第一フィラー5fは、例えば、球状であり、その平均一次粒子径は、3~1000nmであることが好ましく、5~100nm又は5~20nmであってもよい。第一フィラー5fの平均一次粒子径が3nm以上であることで、第一フィラーがフッ素含有樹脂に埋もれることなく、微細な凹凸を形成し易い傾向があり、1000nm以下であることで、フッ素含有樹脂と第一フィラーとで緻密な凹凸を形成し易い傾向がある。第一フィラーの平均一次粒子径は、SEM又はTEMの視野内における任意の計10個の第一フィラーについて長径と短径の長さを測定し、その和を2で割ることで得られる値の平均値を意味する。
As shown in FIG. 1, the liquid-
第一フィラー5fを構成する材料としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、雲母、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、スメクタイト、ゼオライト、アクリル樹脂等が挙げられる。
Examples of the material constituting the
第一フィラー5fは、複数の一次粒子が数珠状に連結した構造を有する数珠状フィラーであってよい。数珠状フィラーが有する数珠状構造は、球状の粒子が数珠状に連結した構造に加えて、球状の粒子が鎖状に連結した構造を分岐構造として有していてよい。数珠状構造は、その立体的な構造により撥液層に柔軟性を付与し易い。数珠状フィラーは、パールネックレス型フィラーということもできる。
The
数珠状フィラーの平均粒子径(平均二次粒子径)は、50~1000nmであることが好ましく、100~400nm又は100~200nmであってもよい。数珠状フィラーの平均粒子径が50nm以上であることで数珠状フィラーが有する柔軟性を撥液層に付与し易い傾向があり、1000nm以下であることで数珠状フィラーが微細な凹凸を形成し易い傾向がある。数珠状フィラーの平均粒子径は、TEMの視野内における任意の計10個の数珠状フィラーについて長径と短径の長さを測定し、その和を2で割ることで得られる値の平均値を意味する。 The average particle size (average secondary particle size) of the beaded filler is preferably 50 to 1000 nm, and may be 100 to 400 nm or 100 to 200 nm. When the average particle size of the bead-shaped filler is 50 nm or more, the flexibility of the bead-shaped filler tends to be easily imparted to the liquid-repellent layer, and when the average particle size is 1000 nm or less, the bead-shaped filler tends to form fine irregularities. Tend. The average particle size of the beaded filler is the average value obtained by measuring the major and minor diameters of any 10 beaded fillers in the field of TEM and dividing the sum by two. means.
撥液層3Aにおける第一フィラー5fの含有量は、撥液層の全量を基準として例えば、20~80質量%であってもよく、30~75質量%、又は、30~50質量%であってもよい。第一フィラー5fの含有量が上記範囲内であると、第一フィラー5fの脱落を抑制し易くなると共に、充分な凹凸を撥液層3Aに付与することができるため、第一フィラー5fに起因する優れた撥液性が得られ易い。
The content of the
第一フィラー5fとしては市販品を使用することができる。シリカフィラーの市販品として、例えば、日本アエロジル製のアエロジル(AEROSIL50、90G、130、200、300、380等)、株式会社トクヤマ製のレオロシール(QS-10、20、40)、信越シリコーン製のシリカ球状微粒子QSG、日産化学株式会社製のスノーテックスシリーズ(スノーテックスST-30、PS-S-PO、ST-XS等)、富士シリシア化学株式会社製の530、550などが挙げられる。酸化アルミニウムフィラーの市販品として、例えば、エボニックデグサ社製のAEROXIDE Aluが挙げられる。酸化チタンフィラーの市販品として、例えば、エボニックデグサ社製のAEROXIDE TiO2が挙げられる。アクリル樹脂フィラーの市販品として、例えば、株式会社日本触媒製のエポスターが挙げられる。また、数珠状フィラーの市販品として、例えば、旭化成ワッカーシリコーン株式会社製のHDKシリーズ(HDK V15、N20、T30、T40等)、日産化学株式会社製のスノーテックスシリーズ(スノーテックスPS-S-PO等)が挙げられる。
A commercially available product can be used as the
図2は、本開示に係る撥液性構造体の他の実施形態を模式的に示す断面図である。図2に示されるように、撥液性構造体10Bは、被処理面1aを有する基材1と、被処理面1a上に形成された撥液層3Bとを備える。撥液層3Bは、図2に示すように、第一フィラー5f及びバインダ樹脂5bに加えて、さらに第二フィラー6fを含んでよい。第二フィラー6fは鱗片状(板状)であり、鱗片状(板状)フィラーということができる。フィラーが第二フィラー6fを含む場合、撥液層3Bは第一フィラー5f及び第二フィラー6fの凝集体Fを含んでいてもよい。第一フィラー5f、第二フィラー6f及び凝集体Fによって、撥液層3Bの表面に凹凸が形成される。凝集体Fは、第一フィラー5f及び第二フィラー6fと、これを覆っているバインダ樹脂5bとによって構成されている。このような構成を有する撥液層3Bは、その表面に凹凸がより効率的に形成され、長期に亘り撥液性(撥油性)を維持し易くなる。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the liquid repellent structure according to the present disclosure. As shown in FIG. 2, the liquid-
第二フィラー6fは、その一次粒子、二次凝集体又は三次凝集体の状態で存在し得る。二次凝集体は、第二フィラー6fの一次粒子が平行的に配向して複数枚重なり合うことによって形成されるものである。第二フィラー6fの三次凝集体は、一次粒子や二次凝集体が不規則に重なり合うことにより、各方向に結晶成長したものである。
The
第二フィラー6fの平均粒子径は、0.1~10μmであることが好ましく、0.1~6μmであってもよく、0.1~4μm又は4~6μmであってもよい。第二フィラー6fの平均粒子径が0.1μm以上であることで凝集体Fが形成されやすく、他方、10μm以下であることで、第二フィラー6fの複雑且つ微細な形状に由来する撥液性が十分に発現される。第二フィラーの平均粒子径は、SEMの視野内における任意の計10個の第二フィラーについて長径と短径の長さを測定し、その和を2で割ることで得られる値の平均値を意味する。
The average particle size of the
第二フィラー6fを構成する材料としては、シリカ、雲母、酸化アルミニウム、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、スメクタイト、ゼオライト、窒化ホウ素等が挙げられる。鱗片状シリカの市販品として、例えば、AGCエスアイテック株式会社製のサンラブリーが挙げられる。鱗片状雲母の市販品として、例えば、株式会社レプコ製のレプコマイカが挙げられる。鱗片状酸化アルミニウムの市販品として、例えば、河合石灰工業株式会社製のセラシュールが挙げられる。鱗片状窒化ホウ素の市販品として、例えば、河合石灰工業株式会社製のショウビーエヌが挙げられる。なお、第二フィラー6fは、疎水処理や撥液性処理が施されていないものであってよい。
Examples of the material constituting the
撥液層3Bにおける第二フィラー6fの含有量は、第一フィラー5fの質量100質量部に対し、例えば、5~100質量部であってもよく、5~75質量部、又は、5~50質量部であってもよい。第二フィラー6fの含有量が上記範囲内であると、第二フィラー6fの一次粒子が過度に積層(凝集)することに起因して過度に大きい凝集体が形成されることを抑制し易くなるとともに、第一フィラー5f及び第二フィラー6fに起因する優れた撥液性が得られ易い。
The content of the
複数の凝集体Fは、撥液層3Bにおいて互いに離間して配置されていてもよい。つまり、複数の凝集体Fが島状に配置されていてもよい。あるいは、多数の凝集体Fが連続的に形成されており、撥液層3Bにおいて凝集体Fからなる多孔質な層が形成されていてもよい。また、凝集体Fは第二フィラー6fの複雑且つ微細な形状に由来する複雑な形状を有している。すなわち、凝集体Fは、複数の第二フィラー6fの一次粒子(例えば平均一次粒子径0.1~6μmの粒子)がランダムに並んだ状態で凝集していることで、ひだ状の表面と、ひだによって形成される空隙部とを有する。本発明者らの検討によると、一つの凝集体Fのサイズ((長径+短径)/2)が4μm以上であれば、撥液層の撥液性向上に凝集体Fが大きく寄与する。
The plurality of aggregates F may be arranged apart from each other in the
バインダ樹脂5bは、少なくともフッ素含有樹脂を含む。バインダ樹脂5bは更に、熱可塑性樹脂及び架橋剤の一方又は両方を含んでもよい。バインダ樹脂5bが架橋剤を含む場合、撥液層3においてバインダ樹脂5bは、架橋剤を介してフッ素含有樹脂や熱可塑性樹脂が架橋した架橋構造を有していてもよい。
The
フッ素含有樹脂としては特に制限されず、パーフルオロアルキル、パーフルオロアルケニル、パーフルオロポリエーテル等の構造を有する樹脂を適宜用いることができる。フッ素含有樹脂は、撥液層3の撥液性をより向上させる観点から、フッ素-アクリル共重合体を含むことが好ましい。フッ素-アクリル共重合体とは、含フッ素単量体とアクリル単量体とからなる共重合体である。フッ素-アクリル共重合体は、ブロック共重合体であってもランダム共重合体であってもよい。フッ素-アクリル共重合体を用いることで、撥液層3の耐侯性、耐水性、耐薬品性及び造膜性についても向上させることができる。 The fluorine-containing resin is not particularly limited, and a resin having a structure such as perfluoroalkyl, perfluoroalkenyl, or perfluoropolyether can be appropriately used. The fluorine-containing resin preferably contains a fluorine-acrylic copolymer from the viewpoint of further improving the liquid repellency of the liquid repellent layer 3. The fluorine-acrylic copolymer is a copolymer composed of a fluorine-containing monomer and an acrylic monomer. The fluorine-acrylic copolymer may be a block copolymer or a random copolymer. By using the fluorine-acrylic copolymer, the weather resistance, water resistance, chemical resistance and film forming property of the liquid repellent layer 3 can also be improved.
X線光電子分光法(XPS)により得られる、撥液層表面のフッ素原子濃度は35~50atom%とすることができ、40~45atom%であってもよい。フッ素原子濃度が下限以上であることにより、撥液層の表面張力の低エネルギー化を行い易くなり、撥液耐久性を向上させ易い。 The fluorine atom concentration on the surface of the liquid-repellent layer obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) can be 35 to 50 atom%, and may be 40 to 45 atom%. When the fluorine atom concentration is at least the lower limit, the surface tension of the liquid-repellent layer can be easily reduced in energy, and the liquid-repellent durability can be easily improved.
XPSによる、撥液層表面を含む表層の厚み方向における組成分析は、装置として例えば、アルバックファイ社製のQuantera-SXMを用い、以下の分析条件にて行うことができる。
(分析条件)
X線源:Al Kα
X線のビームサイズ:約20μmφ
測定エリア:約20μmφ
検出角:試料面から45度
スパッタ用イオン:Ar
スパッタ用イオンの加速電圧:1kV
スパッタ用イオンのラスターサイズ:3×3mm2
測定ピーク:F1s、C1s、S2s
No. of Sweeps:3(F1s)、3(C1s)、32(S2s)
Pass Energy:224eV
Step Size:0.4eV
Ratio:2(F1s)、2(C1s)、2(S2s)
解析ソフト:MultiPak
The composition analysis in the thickness direction of the surface layer including the surface of the liquid-repellent layer by XPS can be performed under the following analysis conditions using, for example, Quantera-SXM manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd. as an apparatus.
(Analysis conditions)
X-ray source: Al Kα
X-ray beam size: Approximately 20 μmφ
Measurement area: Approximately 20 μmφ
Detection angle: 45 degrees from the sample surface Ions for sputtering: Ar
Acceleration voltage of sputtering ions: 1kV
Raster size of spatter ion: 3 x 3 mm 2
Measurement peaks: F1s, C1s, S2s
No. of Sweps: 3 (F1s), 3 (C1s), 32 (S2s)
Pass Energy: 224eV
Step Size: 0.4eV
Ratio: 2 (F1s), 2 (C1s), 2 (S2s)
Analysis software: MultiPak
フッ素含有樹脂としては、市販のフッ素系塗料を使用することができる。市販のフッ素系塗料として、例えば、旭硝子株式会社製のアサヒガード、AGCセイミケミカル株式会社製のエスエフコート、株式会社ネオス製のフタージェント、ソルベイ社製のフルオロリンク、ダイキン工業株式会社製のユニダイン、第一工業製薬株式会社製のH-3539シリーズ、日油株式会社製のモディパーFシリーズ等が挙げられる。 As the fluorine-containing resin, a commercially available fluorine-based paint can be used. Commercially available fluorine-based paints include, for example, Asahi Guard manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., SF Coat manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd., Futergent manufactured by Neos Co., Ltd., Fluorolink manufactured by Solvay Co., Ltd., and Unidyne manufactured by Daikin Kogyo Co., Ltd. Examples thereof include the H-3339 series manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. and the Modiper F series manufactured by Nichiyu Co., Ltd.
フッ素含有樹脂を用いることで、特に油分や、O/W型エマルションに対する撥液性を向上させることができる。この観点から、フッ素含有樹脂は、ピロリドン又はその誘導体(ピロリドン類)に由来する構造単位を含まないものであってもよい。ここで、ピロリドン類としては、例えば、N-ビニル-2-ピロリドン、N-ビニル-3-メチル-2-ピロリドン、N-ビニル-5-メチル-2-ピロリドン、N-ビニル-3,3-ジメチル-2-ピロリドンなどが挙げられる。ピロリドン類に由来する構造単位を含まないフッ素含有樹脂としては、例えば、旭硝子株式会社製のアサヒガードAG-E060、AG-E070、AG-E082、AG-E090、ダイキン工業株式会社製のユニダインTG-8111が挙げられる。 By using the fluorine-containing resin, it is possible to improve the liquid repellency particularly against oil content and O / W type emulsion. From this point of view, the fluorine-containing resin may not contain structural units derived from pyrrolidone or its derivatives (pyrrolidones). Here, examples of the pyrrolidones include N-vinyl-2-pyrrolidone, N-vinyl-3-methyl-2-pyrrolidone, N-vinyl-5-methyl-2-pyrrolidone, and N-vinyl-3,3-. Examples thereof include dimethyl-2-pyrrolidone. Examples of the fluorine-containing resin containing no structural unit derived from pyrrolidones include Asahi Guard AG-E060, AG-E070, AG-E082, AG-E090 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. and Unidyne TG-manufactured by Daikin Industries, Ltd. 8111 is mentioned.
熱可塑性樹脂としては、特に制限されず、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン-αオレフィン共重合体、ホモ、ブロック、あるいはランダムポリプロピレン、プロピレン-αオレフィン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。例えば、エチレン-αオレフィン共重合体であれば、プロピレンとα-オレフィンとのブロック共重合体、ランダム共重合体等ということができる。αオレフィン成分としては、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、4-メチル-1-ペンテンなどを例示することができる。 The thermoplastic resin is not particularly limited, and is, for example, low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, ethylene-α-olefin copolymer, homo, block, random polypropylene, propylene-α-olefin copolymer, or ethylene. -Examples include a vinyl acetate copolymer and the like. For example, in the case of an ethylene-α-olefin copolymer, it can be said to be a block copolymer of propylene and α-olefin, a random copolymer, or the like. Examples of the α-olefin component include ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 4-methyl-1-pentene and the like.
熱可塑性樹脂の融点は、例えば、50~135℃である。融点が135℃以下であることにより、フッ素含有樹脂を撥液層の表面にブリードアウトさせやすい。フッ素含有樹脂が表面にブリードアウトすることで、表面自由エネルギーを低下させることができ、これにより、撥液層の表面に優れた撥液性を発現させることができる。なお、フッ素含有樹脂のブリードアウト促進には高温で乾燥させる方法があるが、熱可塑性樹脂の融点が高過ぎる場合は相応の高温が必要となるため、基材1に変形等の支障が生じる虞がある。一方、融点が50℃以上であることで、ある程度の結晶性が確保されるため軟化によるブロッキングの発生が抑制される。このような観点から、熱可塑性樹脂の融点は60~120℃であることがより好ましい。
The melting point of the thermoplastic resin is, for example, 50 to 135 ° C. When the melting point is 135 ° C. or lower, the fluorine-containing resin can be easily bleeded out to the surface of the liquid-repellent layer. By bleeding out the fluorine-containing resin to the surface, the surface free energy can be reduced, whereby excellent liquid repellency can be exhibited on the surface of the liquid repellent layer. There is a method of drying the fluorine-containing resin at a high temperature to promote bleed-out, but if the melting point of the thermoplastic resin is too high, a corresponding high temperature is required, which may cause problems such as deformation of the
熱可塑性樹脂は、所定の酸で変性された変性ポリオレフィンであってもよい。変性ポリオレフィンは、例えば不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の酸無水物、不飽和カルボン酸のエステル等から導かれる不飽和カルボン酸誘導体成分で、ポリオレフィンをグラフト変性することで得られる。また、ポリオレフィンとして、水酸基変性ポリオレフィンやアクリル変性ポリオレフィン等の変性ポリオレフィンを使用することもできる。変性ポリオレフィン樹脂としては、例えば日本製紙株式会社製のアウローレン、住友精化株式会社製のザイクセン、セポルジョン、三井化学株式会社製のユニストール、ユニチカ株式会社製のアローベース等が挙げられる。 The thermoplastic resin may be a modified polyolefin modified with a predetermined acid. The modified polyolefin is an unsaturated carboxylic acid derivative component derived from, for example, an unsaturated carboxylic acid, an acid anhydride of the unsaturated carboxylic acid, an ester of the unsaturated carboxylic acid, etc., and is obtained by graft-modifying the polyolefin. Further, as the polyolefin, modified polyolefins such as hydroxyl group-modified polyolefins and acrylic-modified polyolefins can also be used. Examples of the modified polyolefin resin include Aurolene manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., Zyxen and Sepoljon manufactured by Sumitomo Seika Chemical Co., Ltd., Unitol manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd., and Arrow Base manufactured by Unitika Ltd.
上記変性ポリオレフィンは官能基が導入されているため、架橋剤と反応して架橋構造を形成しやすいという観点からも好ましい。上記官能基としては、カルボキシル基、水酸基、(メタ)アクリロイル基、アミノ基等が挙げられる。これらの官能基を有する変性ポリオレフィンを後述する架橋剤と共に用いることで、撥液層3には熱可塑性樹脂、フッ素含有樹脂及び架橋剤からなる架橋構造が形成され、より優れた耐久性を撥液層3に付与することができる。 Since the modified polyolefin has a functional group introduced therein, it is also preferable from the viewpoint that it easily reacts with a cross-linking agent to form a cross-linked structure. Examples of the functional group include a carboxyl group, a hydroxyl group, a (meth) acryloyl group, and an amino group. By using the modified polyolefin having these functional groups together with a cross-linking agent described later, a cross-linked structure composed of a thermoplastic resin, a fluorine-containing resin and a cross-linking agent is formed on the liquid-repellent layer 3, and the liquid-repellent layer has better durability. It can be applied to the layer 3.
架橋剤は、フッ素含有樹脂と反応する官能基を有するものであることが好ましい。このような架橋剤としては、例えば、アジリジン基、イソシアネート基、カルボジイミド基、アミノ基等の官能基を有する架橋剤を用いることができる。市販の架橋剤としては、例えば、株式会社日本触媒製のケミタイト、三井化学株式会社製のタケネート、日清紡ケミカル株式会社製のカルボジライト、明成化学工業株式会社製のメイカネート、サイテックインダストリーズ社製のサイメル(Cymel)が挙げられる。 The cross-linking agent preferably has a functional group that reacts with the fluorine-containing resin. As such a cross-linking agent, for example, a cross-linking agent having a functional group such as an aziridine group, an isocyanate group, a carbodiimide group, or an amino group can be used. Examples of commercially available cross-linking agents include Chemitite manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., Takenate manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., Carbodilite manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd., Meikanate manufactured by Meisei Chemical Works, Ltd., and Cymel manufactured by Cytec Industries, Ltd. ).
なお、フッ素含有樹脂は、水に分散させた水分散体として用いられることが一般的である。そのためフッ素含有樹脂の多くは、水との親和性を高めるために水酸基やアミノ基等の親水性基を有する。フッ素含有樹脂と反応する官能基を有する架橋剤を用いることで、フッ素含有樹脂が有するこれらの官能基は、架橋剤が有する官能基と反応し、撥液層に架橋構造が形成されることとなる。また、フッ素含有樹脂が有するこれらの官能基は、架橋剤と反応することで減少するため、撥液層に残存する官能基が低減される。そのため、撥液層が液状物と長期間接触した場合でも撥液性の低下を抑制でき、優れた撥液性を長期間維持することができる。なお、フッ素含有樹脂を水以外の溶剤に分散させた分散体として用いる場合、フッ素含有樹脂は使用される溶剤との親和性を高めるための構造(例えば、炭化水素鎖等)を有していてもよい。 The fluorine-containing resin is generally used as an aqueous dispersion dispersed in water. Therefore, most of the fluorine-containing resins have hydrophilic groups such as hydroxyl groups and amino groups in order to enhance the affinity with water. By using a cross-linking agent having a functional group that reacts with the fluorine-containing resin, these functional groups of the fluorine-containing resin react with the functional groups of the cross-linking agent to form a cross-linked structure in the liquid-repellent layer. Become. Further, since these functional groups of the fluorine-containing resin are reduced by reacting with the cross-linking agent, the functional groups remaining in the liquid-repellent layer are reduced. Therefore, even when the liquid-repellent layer comes into contact with the liquid material for a long period of time, the decrease in the liquid-repellent property can be suppressed, and the excellent liquid-repellent property can be maintained for a long period of time. When the fluorine-containing resin is used as a dispersion dispersed in a solvent other than water, the fluorine-containing resin has a structure (for example, a hydrocarbon chain or the like) for enhancing the affinity with the solvent used. May be good.
バインダ樹脂5bにおけるフッ素含有樹脂の含有量(バインダ樹脂5bの質量基準)は、例えば、5質量%以上であり、15質量%以上又は50質量%以上であってもよい。バインダ樹脂5bにおけるフッ素含有樹脂の含有量は100質量%であってもよいが、バインダ樹脂5bが熱可塑性樹脂や架橋剤を含む場合、フッ素含有樹脂の含有量は99質量%以下であってもよく、75質量%以下であってもよい。バインダ樹脂5bにおけるフッ素含有樹脂の含有量が5質量%以上であると、撥液層が優れた撥液性を発現しやすく、他方、99質量%以下であると、熱可塑性樹脂や架橋剤の含有量を十分に確保でき、撥液層からフィラーが脱落することを十分に抑制することができるとともに、撥液層の耐久性を十分に高めることができる。
The content of the fluorine-containing resin in the
バインダ樹脂5bにおける熱可塑性樹脂の含有量(バインダ樹脂5bの質量基準)は、例えば、5~90質量%であり、10~50質量%又は20~30質量%であってもよい。バインダ樹脂5bにおける熱可塑性樹脂の含有量が5質量%以上であると、撥液層からフィラーが脱落することを十分に抑制することができ、他方、90質量%以下であると、フッ素含有樹脂や架橋剤の含有量を十分に確保でき、撥液層が優れた撥液性及び耐久性を発現しやすい。
The content of the thermoplastic resin in the
バインダ樹脂5bに含まれる架橋剤の質量WCと、バインダ樹脂5bに含まれるフッ素含有樹脂の質量WJとの比WC/WJは、例えば、0.01~0.5であり、0.05~0.3又は0.1~0.2であってもよい。上記比WC/WJが0.01以上であると、撥液層からフィラーが脱落することを十分に抑制することができるとともに、撥液層の耐久性を十分に高めることができる。他方、上記比WC/WJが0.5以下であると、フッ素含有樹脂の含有量を十分に確保でき、フッ素含有樹脂を撥液層の表面に十分にブリードアウトさせることができるため、良好な撥液性を発現させることができる。
The ratio WC / WJ of the mass WC of the cross-linking agent contained in the
撥液層に含まれるバインダ樹脂5bの質量WBとフィラーの質量WSとの比WB/WSは、0.1~5であってもよく、0.2~2又は0.3~1であってもよい。ここで、バインダ樹脂5bの質量WBは、フッ素含有樹脂の質量WJ、並びに場合により含まれる熱可塑性樹脂の質量WP、及び架橋剤の質量WCの合計の質量に相当する。上記比WB/WSが上記範囲内であることで、フィラーの全体がバインダ樹脂5bで十分に覆われていながらも、撥液層の表面にフィラーによる凹凸構造が形成され易い。これにより、フィラーが撥液層から脱落することが抑制されるとともに、フィラーに起因する撥液性及びバインダ樹脂5bに含まれるフッ素含有樹脂による撥液性の両方を享受することができる。なお、撥液層3を燃焼させてもフィラーの質量WSは実質的に変化しないため、上記比WB/WSの値は、撥液層の燃焼による質量の変化を測定し、その測定値から算出することができる。
The ratio WB / WS of the mass WB of the
撥液層の単位面積当たりの質量は、例えば、0.3~10.0g/m2であり、1.0~3.0g/m2又は1.5~2.5g/m2であってもよい。撥液層の単位面積当たりの質量が0.3g/m2以上であることで、フッ素含有樹脂による優れた撥液性を達成することができる。他方、撥液層の単位面積当たりの質量が10.0g/m2以下であることで、凹凸構造とフッ素含有樹脂による撥液効果とを効率良く得ることができる。 The mass per unit area of the liquid repellent layer is, for example, 0.3 to 10.0 g / m 2 , 1.0 to 3.0 g / m 2 or 1.5 to 2.5 g / m 2 . May be good. When the mass of the liquid-repellent layer per unit area is 0.3 g / m 2 or more, excellent liquid-repellent properties due to the fluorine-containing resin can be achieved. On the other hand, when the mass of the liquid-repellent layer per unit area is 10.0 g / m 2 or less, the uneven structure and the liquid-repellent effect of the fluorine-containing resin can be efficiently obtained.
撥液層は、撥液機能を損なわない程度の範囲で、必要に応じてその他の添加剤を含んでいてもよい。その他の添加剤としては、例えば、難燃剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤等が挙げられる。 The liquid-repellent layer may contain other additives, if necessary, to the extent that the liquid-repellent function is not impaired. Examples of other additives include flame retardants, slip agents, anti-blocking agents, antioxidants, light stabilizers, tackifiers and the like.
撥液層は、特に油分や、O/W型エマルションに対する撥液性をより向上させる観点から、ピロリドン類に由来する構造単位を含まないものであってもよい。すなわち、ピロリドン類に由来する構造単位は、フッ素含有樹脂に含まれないだけでなく、それ以外の撥液層を構成する成分のいずれにも含まれなくてもよい。撥液層におけるピロリドン類に由来する構造単位の有無は、赤外分光法や核磁気共鳴分光法、熱分解GC-MSなどにより判断することができる。 The liquid-repellent layer may not contain structural units derived from pyrrolidones, particularly from the viewpoint of further improving the oil content and the liquid-repellent property of the O / W type emulsion. That is, the structural unit derived from pyrrolidones may not be contained not only in the fluorine-containing resin but also in any of the other components constituting the liquid-repellent layer. The presence or absence of structural units derived from pyrrolidones in the liquid-repellent layer can be determined by infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance spectroscopy, thermal decomposition GC-MS, or the like.
上記実施形態においては、基材1の被処理面1a上に撥液層が直接接して形成されている場合を例示したが、基材1の被処理面1a上に下地層が形成されており、当該下地層上に撥液層が形成されていてもよい。下地層は基材1と撥液層との間に配置される層であり、基材1の表面(被処理面1a)の一部又は全部を覆うように形成することができる。下地層を基材1と撥液層との間に介在させることで、基材1と撥液層との密着性を高めることができる。また、下地層を設けることで、撥液性構造体の撥液性をより向上させることができる。
In the above embodiment, the case where the liquid-repellent layer is formed in direct contact with the surface to be treated 1a of the
図3は、本開示に係る撥液性構造体の他の実施形態を模式的に示す断面図である。図3に示されるように、撥液性構造体10Cは、被処理面1aを有する基材1と、被処理面1a上に形成された下地層2と、下地層2上に撥液層3Cとを備える。下地層は、熱可塑性樹脂7b及び第三フィラー7fを含む。撥液層3Cは、図1に示すような、第一フィラー5f及びバインダ樹脂5bを含むものであってよく、図2に示すような、第一フィラー5f及びバインダ樹脂5bに加えて、さらに第二フィラー6fを含むものであってよい。図3では一例として、前者の態様を示している。撥液層3C下部に下地層2を備えることで、その表面に凹凸がより効率的に形成され、長期に亘り撥液性を維持し易くなる。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the liquid repellent structure according to the present disclosure. As shown in FIG. 3, the liquid-
(下地層)
下地層は、撥液層に用いられる熱可塑性樹脂と同様の樹脂から形成することができる。熱可塑性樹脂の具体的態様は上述のとおりである。
(Underground layer)
The base layer can be formed of a resin similar to the thermoplastic resin used for the liquid repellent layer. Specific embodiments of the thermoplastic resin are as described above.
下地層には、平均一次粒子径が5~60μmである第三フィラーが含まれていてもよい。第三フィラーの材質としては、シリカ、タルク、雲母、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、スメクタイト、ゼオライト、酸化アルミニウム等の無機材料や、シリコーン、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂(ポリプロピレン、ポリエチレン)等の樹脂材料が挙げられる。第三フィラーを含有させることで、下地層の表面に粗い凹凸を形成することができ、その上に撥液層を設けることで、撥液性構造体により粗く且つ複雑な凹凸を形成することができる。その結果、撥液性を一層向上させることができる。この観点から、第三フィラーの平均一次粒子径は10~50μmであってよく、20~50μmであってよい。 The base layer may contain a third filler having an average primary particle size of 5 to 60 μm. The material of the third filler is an inorganic material such as silica, talc, mica, titanium oxide, calcium carbonate, barium sulfate, zinc oxide, smectite, zeolite, aluminum oxide, silicone, acrylic resin, urethane resin, and polyolefin resin (polypropylene). , Polyethylene) and other resin materials. By containing the third filler, rough irregularities can be formed on the surface of the base layer, and by providing the liquid repellent layer on the surface, rough and complicated irregularities can be formed by the liquid repellent structure. can. As a result, the liquid repellency can be further improved. From this point of view, the average primary particle size of the third filler may be 10 to 50 μm and may be 20 to 50 μm.
第三フィラーとしては、例えばAGCエスアイテック株式会社製のサンスフェア(シリカ)、信越化学工業株式会社製のシリコーンパウダーKMPシリーズ(シリコーン)、アイカ工業株式会社製のガンツパール(アクリル樹脂)、根上工業株式会社製のアートパール(アクリル樹脂)、根上工業株式会社製のアートパール(ウレタン樹脂)、住友精化株式会社製のフロービーズ(ポリエチレン樹脂)、住友精化株式会社製のフロービーズ(ポリプロピレン樹脂)、三井化学株式会社製のミペロン(超高分子量ポリエチレン)等が挙げられる。 Examples of the third filler include Sunsphere (silica) manufactured by AGC SI Tech Co., Ltd., Silicone powder KMP series (silicone) manufactured by Shinetsu Chemical Industry Co., Ltd., Ganz Pearl (acrylic resin) manufactured by Aika Kogyo Co., Ltd., and Negami Kogyo. Art Pearl (acrylic resin) manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., Flow beads (polyethylene resin) manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd., Flow beads (polypropylene resin) manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd. ), Miperon (ultra-high molecular weight polyethylene) manufactured by Mitsui Kagaku Co., Ltd., and the like.
下地層により、撥液性構造体により粗大な凹凸を付与することができる。粗大な凹凸は、撥液層と内容物とを点接触にし易くするため、撥液性の低下をより抑制することができる。撥液性構造体の表面粗さSaは、点接触の効果を充分に得易い点、及び凹部内に内容物が取り込まれ難い点から、1.5~15.0μmであってよく、2.0~14.0μmであってよく、5.0~10.0μmであってよい。 The base layer can impart coarse irregularities to the liquid-repellent structure. Since the coarse unevenness facilitates point contact between the liquid-repellent layer and the contents, deterioration of the liquid-repellent property can be further suppressed. The surface roughness Sa of the liquid-repellent structure may be 1.5 to 15.0 μm because the effect of point contact is sufficiently easy to obtain and the contents are difficult to be taken into the recesses. It may be 0 to 14.0 μm, and may be 5.0 to 10.0 μm.
下地層に含まれる熱可塑性樹脂の質量WBUと第三フィラーの質量WSUとの比WBU/WSUは、0.1~1であってもよく、0.2~0.5であってもよい。上記比WBU/WSUが上記範囲内であることで、第三フィラーの脱離が抑制されながらも、第三フィラーによる粗大な凹凸構造が形成され易い。比WBU/WSUの値は、塗料の仕込み量によって容易に調整できる。比WBU/WSUの値は、下地層の燃焼による質量の変化を測定し、その測定値から算出することもできる。 The ratio W BU / W SU of the mass WBU of the thermoplastic resin contained in the base layer to the mass W SU of the third filler may be 0.1 to 1, and may be 0.2 to 0.5. You may. When the ratio W BU / W SU is within the above range, the removal of the third filler is suppressed, but a coarse uneven structure due to the third filler is likely to be formed. The value of the ratio W BU / W SU can be easily adjusted by the amount of the paint charged. The value of the ratio W BU / W SU can also be calculated from the measured value by measuring the change in mass due to the combustion of the underlying layer.
下地層の単位面積当たりの質量は、例えば、1.0~20.0g/m2であり、3.0~10.0g/m2であってもよい。下地層の単位面積当たりの質量が1.0g/m2以上であることで、優れた撥液性を達成し易くなる。他方、下地層の単位面積当たりの質量が20.0g/m2以下であることで、点接触の効果を充分に得易くなる。 The mass per unit area of the base layer is, for example, 1.0 to 20.0 g / m 2 , and may be 3.0 to 10.0 g / m 2 . When the mass per unit area of the base layer is 1.0 g / m 2 or more, it becomes easy to achieve excellent liquid repellency. On the other hand, when the mass per unit area of the base layer is 20.0 g / m 2 or less, it becomes easy to sufficiently obtain the effect of point contact.
(撥液性構造体の表面性状)
三次元表面粗さ解析により得られる、撥液層表面の突出谷部とコア部を分離する負荷面積率Smr2を、撥液層表面の突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1で除した値Smr2/Smr1は5以下である。これにより、優れた撥液耐久性を得ることができる。図4は、撥液性構造体に対する乳液の浸漬イメージを示す図である。同図(a)はSmr2/Smr1が5超の場合の、同図(b)はSmr2/Smr1が5以下の場合の凹凸断面形状と、それぞれの凹凸断面形状に対する、推察される乳液の浸漬イメージを示す。同図(a)では、乳液Lが撥液性構造体10の表面の凹部に入り込んでいる。同図(b)では、乳液Lが撥液性構造体10の表面の凹部に入り込んでいない。乳液のようにレベリング性が高く且つ粘度が高い液であっても、Smr2/Smr1が5以下であることで凹部に乳液が入り込み難く、乳液が流れ落ち易くなるものと推察される。これにより、優れた撥液耐久性が担保されるものと考えられる。
(Surface texture of liquid-repellent structure)
The load area ratio Smr2 that separates the protruding valley portion and the core portion of the liquid repellent layer surface obtained by the three-dimensional surface roughness analysis is divided by the load area ratio Smr1 that separates the protruding peak portion and the core portion of the liquid repellent layer surface. The value Smr2 / Smr1 is 5 or less. Thereby, excellent liquid repellent durability can be obtained. FIG. 4 is a diagram showing an image of immersion of a milky lotion in a liquid-repellent structure. The figure (a) shows the uneven cross-sectional shape when Smr2 / Smr1 is more than 5, and the figure (b) shows the uneven cross-sectional shape when Smr2 / Smr1 is 5 or less, and the inferred immersion image of the emulsion for each uneven cross-sectional shape. Is shown. In FIG. 3A, the milky lotion L has entered the recess on the surface of the liquid-
Smr2/Smr1は、4.5以下であってよく、4以下であってよく、3.5以下であってよい。また、Smr2/Smr1の下限は1.67とすることができ、2以上であってよい。凸部の形状の観点から、Smr1は20~60とすることができ、30~60であってよい。 Smr2 / Smr1 may be 4.5 or less, 4 or less, and 3.5 or less. Further, the lower limit of Smr2 / Smr1 can be 1.67 and may be 2 or more. From the viewpoint of the shape of the convex portion, Smr1 can be 20 to 60, and may be 30 to 60.
Smr1、Smr2及びSmr2/Smr1の値の調整は、例えば、粒子の分散度合いを調整すること等により行うことができる。例えば、ロッキングシェーカー(例えばセイワ技研社製)を使用したガラスビーズ分散や通常のスターラーを使用した強撹拌により、Smr2/Smr1の値を大きくすることができ、一方通常のスターラーを使用した低撹拌により、Smr2/Smr1の値を小さくすることができる。 The values of Smr1, Smr2 and Smr2 / Smr1 can be adjusted, for example, by adjusting the degree of dispersion of the particles. For example, the value of Smr2 / Smr1 can be increased by dispersing glass beads using a locking shaker (for example, manufactured by Seiwa Giken Co., Ltd.) or by strong stirring using a normal stirrer, while by low stirring using a normal stirrer. , Smr2 / Smr1 can be reduced.
負荷面積率Smr1及びSmr2は、JIS B0681-2に規定されるパラメータである。図5は、Smr1及びSmr2の概念を示す図である。縦軸は表面凹凸高さであり、横軸は各高さで表面凹凸を切った場合の面積の総和(負荷面積率)である。面の負荷曲線とは、負荷面積率が0%から100%となる高さを表した曲線をいう。同図に示されるように、粗さ曲線についての負荷曲線の中央部分において、負荷面積率Smrの差ΔSmrを40%にして引いた負荷曲線の割線が、最も緩い傾斜となる直線を等価直線とし、等価直線が負荷面積率0%と100%の位置で縦軸と交わる二つの高さ位置の間をコア部(図中Sk)としたときに、Smr1は、負荷曲線が突出山部とコア部との境界線と交わる点における負荷面積率をいう。Smr2は、同様に、負荷曲線が突出谷部とコア部との境界線と交わる点における負荷面積率をいう。 The load area ratios Smr1 and Smr2 are parameters defined in JIS B0681-2. FIG. 5 is a diagram showing the concepts of Smr1 and Smr2. The vertical axis is the height of the surface unevenness, and the horizontal axis is the total area (load area ratio) when the surface unevenness is cut at each height. The surface load curve is a curve representing the height from 0% to 100% of the load area ratio. As shown in the figure, in the central part of the load curve for the roughness curve, the straight line where the division line of the load curve drawn with the difference ΔSmr of the load area ratio Smr set to 40% has the gentlest slope is taken as the equivalent straight line. When the core part (Sk in the figure) is between the two height positions where the equivalent straight line intersects the vertical axis at the positions where the load area ratio is 0% and 100%, the load curve of Smr1 is the protruding mountain part. The load area ratio at the point where it intersects the boundary line with the core part. Similarly, Smr2 refers to the load area ratio at the point where the load curve intersects the boundary line between the protruding valley portion and the core portion.
<撥液性構造体の製造方法>
撥液性構造体の製造方法について説明する。本実施形態に係る製造方法は、撥液層形成用の塗液を準備する工程と、基材の被処理面上に塗液の塗膜を形成する工程と、塗膜を乾燥及び硬化させることによって撥液層を形成する工程とを備える。以下、各工程について説明する。
<Manufacturing method of liquid-repellent structure>
A method for manufacturing a liquid-repellent structure will be described. The manufacturing method according to the present embodiment includes a step of preparing a coating liquid for forming a liquid-repellent layer, a step of forming a coating liquid coating on the surface to be treated of the base material, and drying and curing the coating film. It is provided with a step of forming a liquid-repellent layer. Hereinafter, each step will be described.
まず、フィラーと、フッ素含有樹脂と、溶媒と、必要に応じて熱可塑性樹脂と、必要に応じて架橋剤と、を含む塗液を調製する。溶剤としては水、アルコール、有機溶媒等が挙げられる。塗液中の各成分の配合量(固形分)は、撥液層における各成分の含有量が上述のとおりになるように適宜調整すればよい。この際、上記Smr2/Smr1が5以下となるように粒子の分散度合い等を調整する。なお、熱可塑性樹脂は、水、アルコール等に分散したエマルジョンの形態であってもよい。このようなポリオレフィンエマルジョンは、対応するモノマーの重合反応等により生成したポリマーを乳化する方法で調製されたものでもよく、あるいは対応するモノマーを乳化重合することにより調製されたものでもよい。 First, a coating liquid containing a filler, a fluorine-containing resin, a solvent, a thermoplastic resin if necessary, and a cross-linking agent if necessary is prepared. Examples of the solvent include water, alcohol, organic solvents and the like. The blending amount (solid content) of each component in the coating liquid may be appropriately adjusted so that the content of each component in the liquid-repellent layer becomes as described above. At this time, the degree of dispersion of the particles is adjusted so that the Smr2 / Smr1 is 5 or less. The thermoplastic resin may be in the form of an emulsion dispersed in water, alcohol or the like. Such a polyolefin emulsion may be prepared by a method of emulsifying a polymer produced by a polymerization reaction of a corresponding monomer or the like, or may be prepared by emulsifying and polymerizing a corresponding monomer.
得られた塗液を基材上に塗布する。塗布方法としては公知の方法が特に制限なく使用可能であり、浸漬法(ディッピング法);スプレー、コーター、印刷機、刷毛等を用いる方法が挙げられる。また、これらの方法に用いられるコーター及び印刷機の種類並びにそれらの塗工方式としては、ダイレクトグラビア方式、リバースグラビア方式、キスリバースグラビア方式、オフセットグラビア方式等のグラビアコーター、リバースロールコーター、マイクログラビアコーター、チャンバードクター併用コーター、エアナイフコーター、ディップコーター、バーコーター、コンマコーター、ダイコーター等を挙げることができる。塗液の塗布量は、上述の撥液層の単位面積当たりの質量が得られるように適宜調整することができる。 The obtained coating liquid is applied onto the substrate. As the coating method, a known method can be used without particular limitation, and examples thereof include a dipping method (dipping method); a method using a spray, a coater, a printing machine, a brush, or the like. The types of coaters and printing machines used in these methods and their coating methods include gravure coaters such as direct gravure method, reverse gravure method, kiss reverse gravure method, and offset gravure method, reverse roll coater, and micro gravure. Examples include coaters, chamber doctor combined coaters, air knife coaters, dip coaters, bar coaters, comma coaters, and die coaters. The amount of the coating liquid applied can be appropriately adjusted so that the mass per unit area of the above-mentioned liquid-repellent layer can be obtained.
基材上に形成された塗膜を加熱により乾燥及び硬化させる。これにより、基材と、基材上に設けられた撥液層とを備える撥液性構造体を得ることができる。塗液が架橋剤を含む場合、撥液層には、フッ素含有樹脂と必要に応じて用いられる熱可塑性樹脂と架橋剤とからなる架橋構造が形成される。加熱条件は、溶剤を揮発させることができ且つ架橋反応を生じさせることができれば制限はないが、例えば60~100℃で0.5~5分間とすることができる。 The coating film formed on the substrate is dried and cured by heating. This makes it possible to obtain a liquid-repellent structure including a base material and a liquid-repellent layer provided on the base material. When the coating liquid contains a cross-linking agent, a cross-linked structure composed of a fluorine-containing resin, a thermoplastic resin used as necessary, and a cross-linking agent is formed on the liquid-repellent layer. The heating conditions are not limited as long as the solvent can be volatilized and a crosslinking reaction can occur, but the heating conditions can be, for example, 60 to 100 ° C. for 0.5 to 5 minutes.
撥液性構造体が下地層をさらに備える場合は、本実施形態に係る製造方法は、下地層形成用の塗液及び撥液層形成用の塗液を準備する工程と、基材の被処理面上に下地層形成用の塗液の塗膜を形成する工程と、塗膜を乾燥及び硬化させることによって下地層を形成する工程と、撥液層形成用の塗液の塗膜を形成する工程と、塗膜を乾燥及び硬化させることによって撥液層を形成する工程とを備える。下地層形成用の塗液の調製及び塗布、並びに塗膜の乾燥硬化については、下地層形成用の塗液の調製及び塗布、並びに塗膜の乾燥硬化の記載に準じて実施することができる。 When the liquid-repellent structure further includes a base layer, the manufacturing method according to the present embodiment includes a step of preparing a coating liquid for forming the base layer and a coating liquid for forming the liquid-repellent layer, and a treatment of the base material. A step of forming a coating liquid for forming an undercoat layer on a surface, a step of forming an undercoat layer by drying and curing the coating film, and forming a coating film of a coating liquid for forming a liquid-repellent layer. It comprises a step and a step of forming a liquid repellent layer by drying and curing the coating film. The preparation and application of the coating liquid for forming the base layer and the drying and curing of the coating film can be carried out according to the description of the preparation and application of the coating liquid for forming the base layer and the drying and curing of the coating film.
<包装材>
本実施形態に係る包装材は、物品と接する側に、撥液性構造体を有する。本実施形態に係る包装材は、水分を含む物品(例えば、水、飲料、ヨーグルト)、油分を含む物品(例えば、サラダ油、カレー、生クリーム)、O/W型エマルションを含む物品に適用することができる。包装材の具体的態様としては、カレーやパスタソース用のレトルトパウチ、ヨーグルトやプリン用の容器及び蓋材、乳液、ハンドソープ、シャンプー、リンス等のトイレタリー用の容器又はこれらの詰め替え用パウチ、歯磨きや医薬品用のチューブなどが挙げられる。
<Packaging material>
The packaging material according to the present embodiment has a liquid-repellent structure on the side in contact with the article. The packaging material according to the present embodiment shall be applied to an article containing water (for example, water, beverage, yogurt), an article containing oil (for example, salad oil, curry, fresh cream), and an article containing an O / W type emulsion. Can be done. Specific aspects of the packaging material include retort pouches for curry and pasta sauce, containers and lids for yogurt and pudding, milky lotions, hand soaps, shampoos, toiletry containers such as rinses, refill pouches for these, and toothpaste. And tubes for pharmaceuticals.
本開示を以下の実験例により更に詳細に説明するが、本開示はこれらの例に限定されるものではない。 The present disclosure will be described in more detail with reference to the following experimental examples, but the present disclosure is not limited to these examples.
実験例に係る撥液性構造体を作製するため、以下の材料を準備した。
(基材)
・ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム
(フッ素含有樹脂)
・アサヒガードAG-E060(商品名、旭硝子株式会社製、ピロリドン類に由来する構造単位を有しないフッ素-アクリル共重合体、カチオン系の水系材料)
・アサヒガードAG-E070(商品名、旭硝子株式会社製、ピロリドン類に由来する構造単位を有しないフッ素-アクリル共重合体、カチオン系の水系材料)
・アサヒガードAG-E082(商品名、旭硝子株式会社製、ピロリドン類に由来する構造単位を有しないフッ素-アクリル共重合体、カチオン系の水系材料)
・アサヒガードAG-E090(商品名、旭硝子株式会社製、ピロリドン類に由来する構造単位を有しないフッ素-アクリル共重合体、アニオン系の水系材料)
・ユニダインTG-8111(商品名、ダイキン工業株式会社製、ピロリドン類に由来する構造単位を有しないフッ素-アクリル共重合体、カチオンの水系材料)
・ユニダインTG-8811(商品名、ダイキン工業株式会社製、ピロリドン類に由来する構造単位を有するフッ素-アクリル共重合体、カチオンの水系材料)
(第一フィラー)
・AEROSIL50(商品名、日本アエロジル株式会社製、真球状フィラー)
・AEROSIL200(商品名、日本アエロジル株式会社製、真球状フィラー)
・AEROSIL300(商品名、日本アエロジル株式会社製、真球状フィラー)
・AEROSIL380(商品名、日本アエロジル株式会社製、真球状フィラー)
・スノーテックスST-30(商品名、日産化学株式会社製、真球状フィラー)
・HDK V15(商品名、旭化成ワッカーシリコーン株式会社製、数珠状フィラー)
・HDK N20(商品名、旭化成ワッカーシリコーン株式会社製、数珠状フィラー)
・HDK T30(商品名、旭化成ワッカーシリコーン株式会社製、数珠状フィラー)
・HDK T40(商品名、旭化成ワッカーシリコーン株式会社製、数珠状フィラー)
(第二フィラー)
・サンラブリー(商品名、AGCエスアイテック株式会社製、鱗片状フィラー、平均粒子径4~6μm)
・サンラブリーLFS(商品名、AGCエスアイテック株式会社製、鱗片状フィラー、平均粒子径4~6μm)
・ショウビーエヌUHP-S2(商品名、昭和電工株式会社製、鱗片状フィラー、平均粒子径0.5~0.9μm)
・ショウビーエヌUHP-1K(商品名、昭和電工株式会社製、鱗片状フィラー、平均粒子径6~10μm)
(第三フィラー)
・アートパールSE-010T(商品名、根上工業株式会社製、架橋アクリル樹脂粒子、平均一次粒子径10μm)
・アートパールSE-020T(商品名、根上工業株式会社製、架橋アクリル樹脂粒子、平均一次粒子径20μm)
・アートパールSE-030T(商品名、根上工業株式会社製、架橋アクリル樹脂粒子、平均一次粒子径30μm)
・アートパールSE-050T(商品名、根上工業株式会社製、架橋アクリル樹脂粒子、平均一次粒子径50μm)
(熱可塑性樹脂)
・アウローレンAE-301(商品名、ユニチカ株式会社製、変性ポリオレフィン樹脂)
・ザイクセンAC(商品名、日本製紙株式会社製、変性ポリオレフィン樹脂)
・セポルジョンVA406N(商品名、住友精化株式会社製、変性ポリオレフィン樹脂)
・アローベースSB5230N(商品名、ユニチカ株式会社製、変性ポリオレフィン樹脂)
(溶媒)
・アルコール系溶媒(2-プロパノール)
The following materials were prepared in order to prepare the liquid-repellent structure according to the experimental example.
(Base material)
-Polyethylene terephthalate (PET) film (fluorine-containing resin)
Asahi Guard AG-E060 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., fluorine-acrylic copolymer having no structural unit derived from pyrrolidones, cationic water-based material)
Asahi Guard AG-E070 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., fluorine-acrylic copolymer having no structural unit derived from pyrrolidones, cationic water-based material)
Asahi Guard AG-E082 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., fluorine-acrylic copolymer having no structural unit derived from pyrrolidones, cationic water-based material)
Asahi Guard AG-E090 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., fluorine-acrylic copolymer having no structural unit derived from pyrrolidones, anionic water-based material)
-Unidyne TG-8111 (trade name, manufactured by Daikin Industries, Ltd., fluorine-acrylic copolymer having no structural unit derived from pyrrolidones, aqueous material of cation)
-Unidyne TG-8811 (trade name, manufactured by Daikin Industries, Ltd., a fluorine-acrylic copolymer having a structural unit derived from pyrrolidones, an aqueous material of a cation)
(First filler)
・ AEROSIL50 (trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., spherical filler)
・ AEROSIL200 (trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., spherical filler)
・ AEROSIL300 (trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., spherical filler)
・ AEROSIL380 (trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., spherical filler)
・ Snowtex ST-30 (trade name, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., spherical filler)
・ HDK V15 (trade name, manufactured by Asahi Kasei Wacker Silicone Co., Ltd., beaded filler)
・ HDK N20 (trade name, manufactured by Asahi Kasei Wacker Silicone Co., Ltd., beaded filler)
・ HDK T30 (trade name, manufactured by Asahi Kasei Wacker Silicone Co., Ltd., beaded filler)
・ HDK T40 (trade name, manufactured by Asahi Kasei Wacker Silicone Co., Ltd., beaded filler)
(Second filler)
・ Sun Lovely (trade name, manufactured by AGC Si-Tech Co., Ltd., scaly filler, average particle size 4 to 6 μm)
・ Sun Lovely LFS (trade name, manufactured by AGC Si-Tech Co., Ltd., scaly filler, average particle size 4 to 6 μm)
・ Show BN UHP-S2 (trade name, manufactured by Showa Denko KK, scaly filler, average particle size 0.5-0.9 μm)
・ Showa N UHP-1K (trade name, manufactured by Showa Denko KK, scaly filler, average particle size 6-10 μm)
(Third filler)
-Art Pearl SE-010T (trade name, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., crosslinked acrylic resin particles, average
-Art Pearl SE-020T (trade name, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., crosslinked acrylic resin particles, average primary particle diameter 20 μm)
-Art Pearl SE-030T (trade name, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., crosslinked acrylic resin particles, average primary particle diameter 30 μm)
-Art Pearl SE-050T (trade name, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., crosslinked acrylic resin particles, average primary particle diameter 50 μm)
(Thermoplastic resin)
-Aurolen AE-301 (trade name, manufactured by Unitika Ltd., modified polyolefin resin)
・ Zyxen AC (trade name, manufactured by Nippon Paper Industries, Ltd., modified polyolefin resin)
-Seporjon VA406N (trade name, manufactured by Sumitomo Seika Chemical Co., Ltd., modified polyolefin resin)
-Arrow base SB5230N (trade name, manufactured by Unitika Ltd., modified polyolefin resin)
(solvent)
・ Alcohol solvent (2-propanol)
<撥液性構造体の作製(下地層無)>
撥液層の構成が表1~3に示すものとなるように、各成分を溶媒に加えた。これを充分に撹拌して撥液層形成用塗液を調製し、基材としてのPETフィルム上にバーコーターを用いて塗布した。その後、塗布された塗液を80℃で1分間加熱して乾燥及び硬化させ、基材上に撥液層を形成した。撥液層の単位面積当たりの質量が1.8g/m2となるように塗布量を調整した。
<Preparation of liquid-repellent structure (without base layer)>
Each component was added to the solvent so that the composition of the liquid repellent layer was as shown in Tables 1 to 3. This was sufficiently stirred to prepare a coating liquid for forming a liquid-repellent layer, and the coating liquid was applied onto a PET film as a base material using a bar coater. Then, the applied coating liquid was heated at 80 ° C. for 1 minute to dry and harden, and a liquid-repellent layer was formed on the substrate. The coating amount was adjusted so that the mass per unit area of the liquid-repellent layer was 1.8 g / m 2 .
<撥液性構造体の作製(下地層有)>
下地層の構成が表1~3に示すものとなるように、各成分を溶媒に加えた。これを充分に撹拌して下地層形成用塗液を調製し、基材としてのPETフィルム上にバーコーターを用いて塗布した。その後、塗布された塗液を80℃で1分間加熱して乾燥及び硬化させ、基材上に下地層を形成した。下地層の単位面積当たりの質量が6.0g/m2となるように塗布量を調整した。その後、下地層無の場合と同様にして、下地層上へ撥液層を形成した。
<Preparation of liquid-repellent structure (with base layer)>
Each component was added to the solvent so that the composition of the underlayer was as shown in Tables 1 to 3. This was sufficiently stirred to prepare a coating liquid for forming an underlayer, and the coating liquid was applied onto a PET film as a base material using a bar coater. Then, the applied coating liquid was heated at 80 ° C. for 1 minute to dry and cure, and a base layer was formed on the substrate. The coating amount was adjusted so that the mass per unit area of the base layer was 6.0 g / m 2 . Then, a liquid-repellent layer was formed on the base layer in the same manner as in the case of no base layer.
<撥液性構造体の評価>
撥液性構造体について、以下の観点から評価を行った。評価結果を表4~6に示す。
<Evaluation of liquid-repellent structure>
The liquid-repellent structure was evaluated from the following viewpoints. The evaluation results are shown in Tables 4-6.
(表面性状評価)
JIS B0681-2 製品の幾何特性仕様(GPS) -表面性状:三次元- 第2部:用語、定義及び表面性状パラメータの4.1.7項目記載の、輪郭曲面の算術平均高さ(Sa)、4.4.4項目記載の、負荷面積率(Smr1及びSmr2)を測定した。試料に傾斜が見られた場合、表面補正(傾き補正)を行った後、3次元計測によりSaを測定した。撥液構造体の任意の3点を測定し、その平均値を表面粗さSaとし、また負荷面積率比Smr2/Smr1算出に用いた。
測定機器:オリンパス製 OLS4000(レーザー顕微鏡)
測定倍率:x20
測定モード:マルチレイヤー
(Evaluation of surface properties)
JIS B0681-2 Product Geometric Characteristics Specifications (GPS) -Surface texture: 3D-Part 2: Arithmetic mean height (Sa) of contour surface described in 4.1.7 items of terms, definitions and surface texture parameters. The load area ratio (Smr1 and Smr2) described in 4.4.4 items was measured. When the sample was tilted, Sa was measured by three-dimensional measurement after performing surface correction (tilt correction). Arbitrary three points of the liquid-repellent structure were measured, the average value was taken as the surface roughness Sa, and the load area ratio ratio Smr2 / Smr1 was calculated.
Measuring equipment: Olympus OLS4000 (laser microscope)
Measurement magnification: x20
Measurement mode: Multi-layer
(撥液層表面のフッ素原子濃度)
X線光電子分光法(XPS)により、撥液層表面のフッ素原子濃度を測定した。装置としてアルバックファイ社製のQuantera-SXMを用い、以下の分析条件にて行った。
(分析条件)
X線源:Al Kα
X線のビームサイズ:約20μmφ
測定エリア:約20μmφ
検出角:試料面から45度
スパッタ用イオン:Ar
スパッタ用イオンの加速電圧:1kV
スパッタ用イオンのラスターサイズ:3×3mm2
測定ピーク:F1s、C1s、S2s
No. of Sweeps:3(F1s)、3(C1s)、32(S2s)
Pass Energy:224eV
Step Size:0.4eV
Ratio:2(F1s)、2(C1s)、2(S2s)
解析ソフト:MultiPak
(Fluorine atom concentration on the surface of the liquid repellent layer)
The fluorine atom concentration on the surface of the liquid repellent layer was measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). A Quantera-SXM manufactured by ULVAC-PHI was used as an apparatus, and the analysis was performed under the following analytical conditions.
(Analysis conditions)
X-ray source: Al Kα
X-ray beam size: Approximately 20 μmφ
Measurement area: Approximately 20 μmφ
Detection angle: 45 degrees from the sample surface Ions for sputtering: Ar
Acceleration voltage of sputtering ions: 1kV
Raster size of spatter ion: 3 x 3 mm 2
Measurement peaks: F1s, C1s, S2s
No. of Sweps: 3 (F1s), 3 (C1s), 32 (S2s)
Pass Energy: 224eV
Step Size: 0.4eV
Ratio: 2 (F1s), 2 (C1s), 2 (S2s)
Analysis software: MultiPak
(撥液性評価)
撥液性構造体を撥液層側の面が上になるように平置きし、撥液層上に下記の液体をスポイトで2μL滴下した。その後、撥液性構造体を垂直に立て、そのまま30秒静置して、滴下した液体の状態を目視にて観察した。観察結果から下記の評価基準に基づいて撥液性を評価した。評価結果が2以上であれば実用上問題ないと言える。評価結果は3以上であることが望ましい。
[使用した液体]
純水
ヨーグルト:明治ブルガリアヨーグルトL81低糖(明治)
サラダ油:日清サラダ油(日清オイリオ)
カレー(常温):ボンカレーゴールド中辛(大塚食品)
乳液:豆乳イソフラボン含有の乳液(なめらか本舗)
[評価基準]
5:撥水層上から液滴が丸くなって転がり落ちた。又は剥がれ落ちた。
4:撥液層上から流れ落ち、流れた跡が残らなかった。
3:撥液層上から流れ落ちたが、流れた跡が点状に残った。
2:撥液層上から流れ落ちたが、流れた跡が線状に残った。
1:撥液層上に留まって動かなかった。又は撥液層中に染み込んだ。
(Evaluation of liquid repellency)
The liquid-repellent structure was placed flat so that the surface on the liquid-repellent layer side was facing up, and 2 μL of the following liquid was dropped onto the liquid-repellent layer with a dropper. Then, the liquid-repellent structure was erected vertically and allowed to stand for 30 seconds as it was, and the state of the dropped liquid was visually observed. From the observation results, the liquid repellency was evaluated based on the following evaluation criteria. If the evaluation result is 2 or more, it can be said that there is no practical problem. The evaluation result is preferably 3 or more.
[Liquid used]
Pure water yogurt: Meiji Bulgaria yogurt L81 low sugar (Meiji)
Salad oil: Nisshin salad oil (Nisshin Oilio)
Curry (normal temperature): Bon Curry Gold Medium spicy (Otsuka Foods)
Emulsion: Emulsion containing soy milk isoflavone (Smooth Honpo)
[Evaluation criteria]
5: The droplets were rounded and rolled off from the water-repellent layer. Or it came off.
4: It flowed down from the liquid-repellent layer, and no trace of the flow remained.
3: It flowed down from the liquid-repellent layer, but the traces of the flow remained in dots.
2: It flowed down from the liquid-repellent layer, but the traces of the flow remained linear.
1: It stayed on the liquid repellent layer and did not move. Or it soaked into the liquid repellent layer.
(耐久性評価)
撥液構造体を幅50mm、長さ100mmのサイズに切り出して試験片とした。撥液性評価で使用した液体のうち一部の液体を、それぞれ200mlビーカーに150ml注入し、上記試験片をその半分の長さまで液体に浸漬して、室温(25℃)で5日間放置した。放置後、試験片を液体から引き上げ、撥液構造体の浸漬部の撥液層が形成されている側の表面に対する各液体の付着状態を目視にて観察し、下記評価基準に基づいて耐久性(各液体と長期間接触した後の撥液性)を評価した。評価結果が2以上であれば実用上問題ないと言える。評価結果は3以上であることが望ましい。
[評価基準]
5:浸漬部に液体の付着が見られなかった。
4:浸漬部の10%未満の面積に液体の付着が見られた。
3:浸漬部の10%以上30%未満の面積に液体の付着が見られた。
2:浸漬部の30%以上70%未満の面積に液体の付着が見られた。
1:浸漬部の70%以上の面積に液体の付着が見られた。
(Durability evaluation)
The liquid-repellent structure was cut into a size of 50 mm in width and 100 mm in length to obtain a test piece. 150 ml of each of the liquids used in the liquid repellency evaluation was poured into a 200 ml beaker, the test piece was immersed in the liquid to half the length, and left at room temperature (25 ° C.) for 5 days. After standing, the test piece is pulled up from the liquid, and the state of adhesion of each liquid to the surface of the immersion part of the liquid-repellent structure on the side where the liquid-repellent layer is formed is visually observed, and the durability is based on the following evaluation criteria. (Liquid repellency after long-term contact with each liquid) was evaluated. If the evaluation result is 2 or more, it can be said that there is no practical problem. The evaluation result is preferably 3 or more.
[Evaluation criteria]
5: No liquid adhesion was observed in the immersed portion.
4: Liquid adhesion was observed in an area of less than 10% of the immersed portion.
3: Liquid adhesion was observed in an area of 10% or more and less than 30% of the immersed portion.
2: Liquid adhesion was observed in an area of 30% or more and less than 70% of the immersed portion.
1: Liquid adhesion was observed in an area of 70% or more of the immersed portion.
本開示の構成を具備する実験例1~57の撥液性構造体は、長期に亘り優れた撥液性を有することが分かった。 It was found that the liquid-repellent structures of Experimental Examples 1 to 57 having the configuration of the present disclosure have excellent liquid-repellent properties over a long period of time.
1…基材、1a…被処理面(撥液性を付与すべき表面)、2…下地層、3A,3B,3C…撥液層、5b…バインダ樹脂、5f…第一フィラー、6f…第二フィラー、7b…熱可塑性樹脂、7f…第三フィラー、F…凝集体、10,10A,10B,10C…撥液性構造体、L…乳液。 1 ... Substrate, 1a ... Surface to be treated (surface to which liquid repellency should be imparted), 2 ... Underlayer, 3A, 3B, 3C ... Liquid repellent layer, 5b ... Binder resin, 5f ... First filler, 6f ... Two fillers, 7b ... thermoplastic resin, 7f ... third filler, F ... aggregates, 10,10A, 10B, 10C ... liquid repellent structures, L ... emulsion.
Claims (9)
前記撥液層が、フッ素含有樹脂を含むバインダ樹脂と、該バインダ樹脂中に分散されたフィラーとを含有し、
三次元表面粗さ解析により得られる、前記撥液層表面の突出谷部とコア部を分離する負荷面積率Smr2を、前記撥液層表面の突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1で除した値Smr2/Smr1が5以下である、撥液性構造体。 A liquid-repellent structure comprising a surface to be imparted with liquid-repellent properties and a liquid-repellent layer formed on the surface.
The liquid-repellent layer contains a binder resin containing a fluorine-containing resin and a filler dispersed in the binder resin.
The load area ratio Smr2 that separates the protruding valley portion and the core portion of the liquid repellent layer surface, which is obtained by the three-dimensional surface roughness analysis, is the load area ratio Smr1 that separates the protruding peak portion and the core portion of the liquid repellent layer surface. A liquid-repellent structure having a value Smr2 / Smr1 divided by 5 or less.
前記下地層が、熱可塑性樹脂及び平均一次粒子径が5~60μmである第三フィラーを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の撥液性構造体。 An underlayer is further provided between the surface and the liquid repellent layer.
The liquid-repellent structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the base layer contains a thermoplastic resin and a third filler having an average primary particle diameter of 5 to 60 μm.
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