WO2024038769A1 - ナノ構造体、ナノ構造体の製造方法およびフィルムならびにフィルムを備えた構造物 - Google Patents
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- G02B1/18—Coatings for keeping optical surfaces clean, e.g. hydrophobic or photo-catalytic films
Definitions
- the present disclosure relates to a nanostructure having a fine structure on its surface, a method for producing the nanostructure, a film, and a structure provided with the film.
- an anti-glare hard coat layer with an oleic acid contact angle of 45° or more is provided on one side of a base material, thereby improving the wiping property of attached fingerprints.
- a coated film is disclosed.
- hard coat films are desired to have highly durable antibacterial performance.
- nanostructure a method for producing the nanostructure, a film, and a structure equipped with the film that have long-lasting antibacterial performance.
- the nanostructure according to an embodiment of the present disclosure has an arithmetic mean height (Sa) of 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less, and the root mean square height (Sq) and the arithmetic mean height (Sa) are It has a rough surface with a ratio (Sq/Sa) of 1.22 or more and 2.36 or less.
- a method for manufacturing a nanostructure according to an embodiment of the present disclosure includes an arithmetic mean height (Sa) of 0.09 ⁇ m to 1.21 ⁇ m using wet blasting, and a root mean square height (Sq) and an arithmetic mean height (Sa) of 0.09 ⁇ m to 1.21 ⁇ m.
- Sa arithmetic mean height
- Sq root mean square height
- Sa arithmetic mean height
- the film according to an embodiment of the present disclosure has an arithmetic mean height (Sa) of 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less, and a ratio of the root mean square height (Sq) to the arithmetic mean height (Sa) ( It is provided with a layer made of a nanostructure having a rough surface with Sq/Sa) of 1.22 or more and 2.36 or less.
- a structure equipped with a film according to an embodiment of the present disclosure includes the film according to an embodiment of the present disclosure described above.
- a nanostructure according to an embodiment of the present disclosure, a method for producing a nanostructure according to an embodiment, a film according to an embodiment, and a structure equipped with the film according to an embodiment have an arithmetic mean height (Sa ) is 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less, and the ratio of root mean square height (Sq) to arithmetic mean height (Sa) (Sq/Sa) is 1.22 or more and 2.36 or less.
- Sa arithmetic mean height
- Sq root mean square height
- Sq/Sa arithmetic mean height
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a film according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the wettability between the film shown in FIG. 1 and trioleic acid.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing the vicinity of the interface between the film shown in FIG. 1 and trioleic acid.
- FIG. 2 is a diagram illustrating the mechanism of the assumed sterilization function of the film shown in FIG. 1.
- FIG. It is a figure explaining the mechanism of the assumed sterilization function following FIG. 4A.
- FIG. 4B is a diagram illustrating the mechanism of the assumed sterilization function following FIG. 4B.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing Application Example 1 of the present disclosure.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing Application Example 2 of the present disclosure.
- Embodiments of the present technology will be described in detail below with reference to the drawings.
- the following description is a specific example of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the following embodiments. Further, the present disclosure is not limited to the arrangement, dimensions, dimensional ratio, etc. of each component shown in each figure.
- the order of explanation is as follows. 1. Embodiment (Example of film with rough surface) 1-1. Film composition 1-2. Film manufacturing method 1-3. Action/Effect 2. Example 3. Application example
- FIG. 1 schematically shows the structure of a film (film 1) according to an embodiment of the present disclosure.
- the film 1 is mounted, for example, on a structure that is touched by a human hand, such as a display section of a touch panel display (for example, the touch panel display 200, see FIG. 6) or a doorknob (for example, the doorknob 100, see FIG. 5).
- the film 1 includes a base material 11 and a hard coat layer 12 formed on one surface of the base material 11 and having a rough surface (surface 12S1).
- the film 1 has, for example, a base material 11 having a pair of opposing surfaces (a surface 11S1 and a surface 11S2), and a hard coat layer 12 having a pair of opposing surfaces (a surface 12S1 and a surface 12S2).
- a surface 12S1 is a rough surface having a random uneven structure
- an opposing surface 12S2 is arranged to face one surface (surface 11S1) of the base material 11.
- the random uneven structure constituting the rough surface (surface 12S1) of the hard coat layer 12 has an arithmetic mean height (Sa) of 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less, and the root mean square height (Sq) and the arithmetic mean
- the ratio (Sq/Sa) to the height (Sa) is 1.22 or more and 2.36 or less.
- the base material 11 corresponds to a specific example of the "base material” of the present disclosure, and has a pair of opposing surfaces (a surface 11S1 and a surface 11S2).
- the base material 11 may be, for example, a plastic film having light transmittance and flexibility.
- plastic films include polyester films such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate, polyolefin films such as polyethylene film and polypropylene film, cellophane, diacetyl cellulose film, triacetyl cellulose film, acetyl cellulose butyrate film, and polyester film.
- Vinyl chloride film polyvinylidene chloride film, polyvinyl alcohol film, ethylene-vinyl acetate copolymer film, polystyrene film, polycarbonate film, polymethylpentene film, polysulfone film, polyetheretherketone film, polyethersulfone film, polyether Imide film, fluororesin film, polyamide film, acrylic resin film, polyurethane resin film, norbornene polymer film, cyclic olefin polymer film, cyclic conjugated diene polymer film, vinyl alicyclic hydrocarbon polymer film, etc.
- Examples include plastic films and laminated films thereof.
- the thickness of the base material 11 is, for example, 4 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less, preferably 10 ⁇ m or more and 125 ⁇ m or less.
- the hard coat layer 12 corresponds to a specific example of the "nanostructure" of the present disclosure, and has, for example, light transmittance.
- the hard coat layer 12 has a pair of opposing surfaces (a surface 12S1 and a surface 12S2), and the surface 12S1 is a rough surface having a random uneven structure as shown in FIG.
- the uneven structure of the surface 12S1 has, for example, an arithmetic mean height (Sa) of 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less. More preferably, it has an arithmetic mean height (Sa) of 0.37 ⁇ m or more and 0.89 ⁇ m or less.
- the uneven structure of the surface 12S1 has a root mean square height (Sq) of, for example, 0.22 or more and 1.48 or less, and the root mean square height (Sq) and the arithmetic mean height (Sa ) is 1.22 or more and 2.36 or less. More preferably, it has a ratio (Sq/Sa) of root mean square height (Sq) to arithmetic mean height (Sa) of 1.24 or more and 1.53 or less.
- arithmetic mean height is a parameter that extends Ra (arithmetic mean height of a line) to a surface, and is the average of the absolute values of the height differences of each point with respect to the average surface of the surface. This is what is expressed.
- the root mean square height (Sq) is a parameter that corresponds to the standard deviation of the distance from the average plane, and corresponds to the standard deviation of the height.
- Examples of the hard coat layer 12 include organic materials such as acrylic resin, silicone resin, and epoxy resin, and inorganic materials such as silica-containing coating agents.
- the rough surface (surface 12S1) of the hard coat layer 12 has lipophilicity.
- FIG. 2 schematically shows a state in which droplets of trioleic acid, which is assumed to be human oil, are dropped on the surface 12S1 of the hard coat layer 12 having an uneven structure.
- the hard coat layer 12 has a wider surface area due to the random uneven structure described above, and thus has higher wettability than a general hard coat layer.
- the trioleic acid contact angle on the surface 12S1 of the hard coat layer 12 is 8.5° or more and 14.8° or less, more preferably 8.3° or more and 9.4° or less.
- the contact angle of trioleic acid is the contact angle of the droplet of trioleic acid at the grounding part of the surface of the hard coat layer 12 when the droplet 20 of trioleic acid is left standing on the surface (surface 12S1) of the hard coat layer 12.
- the angles formed between the tangent line and the surface of the hard coat layer 12 this is the angle on the side that includes the droplet.
- the contact angle between the surface 12S1 of the hard coat layer 12 and trioleic acid can be calculated using a general contact angle measuring method since the rough surface 12S1 is viewed macroscopically. For example, a drop of liquid is dropped on the surface 12S1 of the hard coat layer 12, and the shape of the droplet is observed from the side. At this time, the angle formed between the surface 12S1 of the hard coat layer 12 and the liquid surface is called a contact angle.
- the surface 12S1 of the hard coat layer 12 has wipeability.
- FIG. 3 schematically shows the vicinity of the interface between the surface 12S1 of the hard coat layer 12 and trioleic acid.
- Trioleic acid for example, has a surface tension (36 mN/m) smaller than pure water and larger than ethanol.
- the above-described random uneven structure and the surface tension of trioleic acid form voids G in which the oleic acid droplets 20 cannot enter into the gaps between the uneven structures.
- the uneven structure of the surface 12S1 of the hard coat layer 12 is large enough to allow entry of ethanol (22 mN/m), which has a smaller surface tension than trioleic acid, trioleic acid can be easily wiped off.
- the surface 12S1 of the hard coat layer 12 has antibacterial properties, and has an antibacterial activity value of 3.0 or more against Staphylococcus aureus, for example.
- FIGS. 4A to 4C illustrate the assumed mechanism of the sterilizing function of the hard coat layer 12.
- FIG. 4A for example, among the uneven structures with an arithmetic mean height (Sa) of 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less, protrusions with a height of several microns induce the adhesion of bacteria 31 and 32. do.
- Sa arithmetic mean height
- the bacteria 31 and 32 trapped by the protrusions with a height of several microns have their cell walls damaged by the protrusions with a height of a submicron region around them, and water inside the cells is removed. It is thought that it will flow out and eventually die as shown in FIG. 4C. That is, it is presumed that the protrusions of various heights existing within the uneven structure exhibit a frenzied bactericidal effect.
- the uneven structure on the surface 12S1 of the hard coat layer 12 can be formed using, for example, wet blasting.
- Wet blasting is a surface processing technology that forms unevenness on the surface of an object by accelerating water and abrasive material with compressed air and causing them to collide.Wet blasting generates less dust than other surface processing technologies such as sandblasting, for example. Fine and uniform processing can be performed without causing any damage.
- the microstructure formed on the surface of the object can be controlled by the particle size and type of abrasive material, as well as the parameters of pressure, speed, number of treatments, and working distance (WD).
- one surface (surface 11S1) of the base material 11 has an arithmetic mean height (Sa) of 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less, and the root mean square
- a hard coat layer 12 having a rough surface having a random uneven structure with a ratio of height (Sq) to arithmetic average height (Sa) (Sq/Sa) of 1.22 or more and 2.36 or less is provided. I did it like that. This physically traps the bacteria. This will be explained below.
- touch panels equipped with a display device and input means have become popular.
- the surface of a touch panel is often provided with a hard coat film having anti-glare properties or a hard coat film for preventing scratches.
- these hard coat films are defined to have, for example, an oleic acid contact angle of 45° or more in order to improve fingerprint wiping properties. In other words, wiping performance is improved by using a material with high oil repellency for the hard coat film. On the other hand, when coating a hard coat film with ink or a resin material, poor wettability becomes a problem.
- the surface (surface 12S1) of the hard coat layer 12 has an arithmetic mean height (Sa) of 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less, and a root mean square height of (Sq) and the arithmetic mean height (Sa) (Sq/Sa) was 1.22 or more and 2.36 or less, and the rough surface was made of a random uneven structure. This allows the bacteria to be physically trapped and killed.
- the film 1 of this embodiment can be provided with long-lasting antibacterial performance.
- the film 1 of the present embodiment has the random uneven structure described above, so that it has better wettability with ink, resin materials, etc. compared to a general hard coat layer. will improve.
- the film 1 of the present embodiment has the random uneven structure described above, so that it has better wettability with ink, resin materials, etc. compared to a general hard coat layer. will improve.
- from a microscopic point of view it becomes difficult for ink, resin materials, or human oils and fats to penetrate into the gaps of the random uneven structure, resulting in good wipeability. That is, it is possible to achieve both high adhesion and excellent wipeability.
- wet blasting is used to provide a random uneven structure on the surface (surface 12S1) of the hard coat layer 12, so that, for example, the base material 11 can be made thinner (for example, 4 ⁇ m). . Therefore, the film 1 can be attached to a curved surface or the like.
- the surface 12S1 of the hard coat layer 12 is a rough surface having a random uneven structure
- the present invention is not limited to this.
- the effects of this embodiment can also be obtained, for example, by forming a rough surface having the above-described random uneven structure on the surface 11S1 of the base material 11.
- the base material 11 in addition to the above-mentioned materials, flexible materials such as resin, stone, metal, glass, and elastomer can be used.Also, injection molding metal whose surface has been processed by wet blasting can be used. A mold etc. can also be used.
- Example> Table 1 shows the arithmetic mean height (Sa), root mean square height (Sq), root mean square height (Sq), and arithmetic mean height of Experimental Examples 1 to 8 in which polyethylene films were surface-treated using wet blasting.
- This table summarizes the evaluation results of the ratio (Sq/Sa), antibacterial activity value R, trioleic acid contact angle, antibacterial effect, lipophilicity, and wipeability.
- the uneven structure (arithmetic mean height (Sa), root mean square height (Sq)) of each experimental example 1 to 8 was determined by appropriately selecting and adjusting the abrasive material, air pressure (MPa), and processing speed (mm/s). You can reproduce it by doing so.
- the antibacterial effect, lipophilicity, and wipeability were evaluated using the following methods.
- the film 1 according to the embodiment described above can be attached to, for example, the doorknob 100 shown in FIG. 5 or the display section 210 of the touch panel display 200.
- the film 1 can be used on various places touched by people, such as the floor or wall of a room, a desk, or a strap on a train.
- Other products include food packaging films, beverage can surfaces, vending machines, various switches, controllers, remote controls, smartphones, PCs, stationery, cars, in-vehicle supplies, water areas such as bathrooms, sinks, and swimming pools, various optical products, etc.
- it can be used for building materials such as ceilings, columns, and exterior walls of houses, anti-glare films and diffusion films for monitors, polarizing plates, surfaces of various sensing components, and surfaces of products that are unlikely to be touched by people, such as refrigerators. .
- one surface (first surface) of a pair of opposing surfaces has an arithmetic mean height (Sa) of 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less, and a root mean square height.
- a random uneven structure is provided in which the ratio of the height (Sq) to the arithmetic mean height (Sa) (Sq/Sa) is 1.22 or more and 2.36 or less. This achieves long-lasting antibacterial performance that physically traps and kills bacteria.
- the arithmetic mean height (Sa) is 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less, and the ratio (Sq/Sa) of the root mean square height (Sq) to the arithmetic mean height (Sa) is 1.22 or more.2.
- the arithmetic mean height (Sa) of the rough surface is 0.37 ⁇ m or more and 0.89 ⁇ m or less, and the ratio (Sq/Sa) of the root mean square height (Sq) to the arithmetic mean height (Sa) is 1.
- the nanostructure according to (1) above which has a particle size of 24 or more and 1.53 or less.
- the arithmetic mean height (Sa) is 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less, and the ratio of the root mean square height (Sq) to the arithmetic mean height (Sa) (Sq/Sa) is 1.
- the arithmetic mean height (Sa) is 0.09 ⁇ m or more and 1.21 ⁇ m or less, and the ratio (Sq/Sa) of the root mean square height (Sq) to the arithmetic mean height (Sa) is 1.22 or more.2.
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Abstract
本開示の一実施形態のナノ構造体は、算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を備える。
Description
本開示は、表面に微細構造を有するナノ構造体、ナノ構造体の製造方法およびフィルムならびにフィルムを備えた構造物に関する。
例えば、特許文献1では、基材の一方の面に表面のオレイン酸接触角が45°以上の防眩性ハードコート層を設けることにより、付着した指紋の拭き取り性を向上させた防眩性ハードコートフィルムが開示されている。
ところで、ハードコートフィルムでは持続性の高い抗菌性能が望まれている。
持続性を有する抗菌性能を有するナノ構造体、ナノ構造体の製造方法およびフィルムならびにフィルムを備えた構造物を提供することが望ましい。
本開示の一実施形態に係るナノ構造体は、算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を備えたものである。
本開示の一実施形態に係るナノ構造体の製造方法は、ウェットブラストを用いて算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となるランダムな凹凸面を形成する。
本開示の一実施形態に係るフィルムは、算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を有するナノ構造体からなる層を備えたものである。
本開示の一実施形態に係るフィルムを備えた構造物は、上記本開示の一実施形態に係るフィルムを備えたものである。
本開示の一実施形態に係るナノ構造体、一実施形態に係るナノ構造体の製造方法および一実施形態の係るフィルムならびに一実施形態に係るフィルムを備えた構造物では、算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となるランダムな粗面を設けるようにした。これにより、細菌を物理的にトラップし、死滅させる。
以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
1.実施の形態(粗面を有するフィルムの例)
1-1.フィルムの構成
1-2.フィルムの製造方法
1-3.作用・効果
2.実施例
3.適用例
1.実施の形態(粗面を有するフィルムの例)
1-1.フィルムの構成
1-2.フィルムの製造方法
1-3.作用・効果
2.実施例
3.適用例
<1.実施の形態>
図1は、本開示の一実施の形態に係るフィルム(フィルム1)の構成を模式的に表したものである。フィルム1は、例えば、ヒトの手が触れるタッチパネルディスプレイの表示部(例えばタッチパネルディスプレイ200、図6参照)やドアノブ(例えばドアノブ100、図5参照)等の構造物に実装されるものである。フィルム1は、基材11と、基材11の一方の面に形成された、粗面(面12S1)を有するハードコート層12とを有するものである。
図1は、本開示の一実施の形態に係るフィルム(フィルム1)の構成を模式的に表したものである。フィルム1は、例えば、ヒトの手が触れるタッチパネルディスプレイの表示部(例えばタッチパネルディスプレイ200、図6参照)やドアノブ(例えばドアノブ100、図5参照)等の構造物に実装されるものである。フィルム1は、基材11と、基材11の一方の面に形成された、粗面(面12S1)を有するハードコート層12とを有するものである。
(1-1.フィルムの構成)
フィルム1は、例えば、対向する一対の面(面11S1および面11S2)を有する基材11と、対向する一対の面(面12S1および面12S2)を有するハードコート層12とを有するものである。ハードコート層12は、面12S1がランダムな凹凸構造からなる粗面となっており、対向する面12S2は基材11の一方の面(面11S1)に向かい合うように配置されている。ハードコート層12の粗面(面12S1)を構成するランダムな凹凸構造は、算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となっている。
フィルム1は、例えば、対向する一対の面(面11S1および面11S2)を有する基材11と、対向する一対の面(面12S1および面12S2)を有するハードコート層12とを有するものである。ハードコート層12は、面12S1がランダムな凹凸構造からなる粗面となっており、対向する面12S2は基材11の一方の面(面11S1)に向かい合うように配置されている。ハードコート層12の粗面(面12S1)を構成するランダムな凹凸構造は、算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となっている。
基材11は、本開示の「基材」の一具体例に相当し、対向する一対の面(面11S1および面11S2)を有している。基材11は、例えば、光透過性および可撓性を有するプラスチックフィルムが挙げられる。プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のポリオレフィンフィルム、セロファン、ジアセチルセルロースフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、アセチルセルロースブチレートフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレン-酢酸ビニル共重合体フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルぺンテンフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、ポリアミドフィルム、アクリル樹脂フィルム、ポリウレタン樹脂フィルム、ノルボルネン系重合体フィルム、環状オレフィン系重合体フィルム、環状共役ジエン系重合体フィルム、ビニル脂環式炭化水素重合体フィルム等のプラスチックフィルムまたはそれらの積層フィルムが挙げられる。
基材11の厚さは、例えば、4μm以上250μm以下であり、好ましくは10μm以上125μm以下である。
ハードコート層12は、本開示の「ナノ構造体」の一具体例に相当するものであり、例えば光透過性を有する。ハードコート層12は、対向する一対の面(面12S1および面12S2)を有しており、面12S1は、図1に示したようにランダムな凹凸構造からなる粗面となっている。面12S1の凹凸構造は、例えば、0.09μm以上1.21μm以下の算術平均高さ(Sa)を有している。より好ましくは、0.37μm以上0.89μm以下の算術平均高さ(Sa)を有している。加えて、面12S1の凹凸構造は、例えば、0.22以上1.48以下の二乗平均平方根高さ(Sq)を有しており、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)は、1.22以上2.36以下となっている。より好ましくは、1.24以上1.53以下の二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)を有している。
なお、算術平均高さ(Sa)は、Ra(線の算術平均高さ)を面に拡張したパラメータであり、表面の平均面に対して、各点の高さの差の絶対値の平均を表したものである。二乗平均平方根高さ(Sq)は、平均面からの距離の標準偏差に相当するパラメータであり、高さの標準偏差に相当するものである。
ハードコート層12は、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の有機材料やシリカ含有コート剤等の無機材料が挙げられる。
ハードコート層12の粗面(面12S1)は親油性を有している。図2は、凹凸構造を有するハードコート層12の面12S1にヒトの油脂を想定したトリオレイン酸の液滴を滴下した際の態様を模式的に表したものである。ハードコート層12は、上述したランダムな凹凸構造により表面積が広がるため、一般的なハードコート層と比較して高い濡れ性を有する。具体的には、ハードコート層12の面12S1のトリオレイン酸接触角は8.5°以上14.8°以下であり、より好ましくは8.3°以上9.4°以下である。なお、トリオレイン酸接触角は、ハードコート層12の表面(面12S1)にトリオレイン酸の液滴20を静置した状態において、液滴の上記ハードコート層12表面の接地部分での液滴の接線と、ハードコート層12表面との成す角度のうち、液滴を含む側の角度をいう。
ハードコート層12の面12S1とトリオレイン酸との接触角は、粗面である面12S1をマクロに見るため、一般的な接触角の測定方法を用いて算出することができる。例えば、ハードコート層12の面12S1に液体を1滴落として、真横から液滴の形を見る。このとき、ハードコート層12の面12S1と液体表面とのなす角を接触角という。
ハードコート層12の面12S1は払拭性を有している。図3は、ハードコート層12の面12S1とトリオレイン酸との界面近傍を模式的に表したものである。トリオレイン酸は、例えば、純水よりも小さく、エタノールよりも大きな表面張力(36mN/m)を有している。ハードコート層12の面12S1では、上述したランダムな凹凸構造とトリオレイン酸の表面張力により、凹凸構造の隙間にオレイン酸の液滴20が侵入できない空隙Gが形成される。一方、ハードコート層12の面12S1の凹凸構造は、トリオレイン酸よりも表面張力が小さなエタノール(22mN/m)が侵入できる大きさとなっているため、トリオレイン酸の拭き取りが容易となる。
ハードコート層12の面12S1は抗菌性能を有しており、例えば、黄色ブドウ球菌に対して3.0以上の抗菌活性値を有する。図4A~図4Cは、ハードコート層12の想定される殺菌機能のメカニズムを表したものである。まず、図4Aに示したように、例えば、算術平均高さ(Sa)0.09μm以上1.21μm以下の凹凸構造のうち、数ミクロン程度の高さの突起が細菌31,32の付着を誘発する。数ミクロン程度の高さの突起にトラップされた細菌31,32は、図4Bに示したように、その周囲のサブミクロン領域の高さの突起によって細胞壁が傷つくことにより、細胞内の水分等が流れ出し、最終的に図4Cに示したように死滅すると考えられる。即ち、凹凸構造内に存在する様々な高さの突起部が狂騒的に殺菌作用を示すと推測される。
(1-2.フィルムの製造方法)
ハードコート層12の面12S1の凹凸構造は、例えば、ウェットブラストを用いて形成することができる。ウェットブラストは、水と研磨材とを圧縮エアで加速、衝突させることで対象物の表面に凹凸を形成する表面加工技術であり、例えばサンドブラスト等の他の表面加工技術と比較して粉塵を発生させることなく微細且つ均一な加工ができる。対象物の表面に形成される微細構造は、研磨材の粒径および種類、また、圧力、速度、処理回数およびワーキングディスタンス(WD)のパラメータによって制御することができる。
ハードコート層12の面12S1の凹凸構造は、例えば、ウェットブラストを用いて形成することができる。ウェットブラストは、水と研磨材とを圧縮エアで加速、衝突させることで対象物の表面に凹凸を形成する表面加工技術であり、例えばサンドブラスト等の他の表面加工技術と比較して粉塵を発生させることなく微細且つ均一な加工ができる。対象物の表面に形成される微細構造は、研磨材の粒径および種類、また、圧力、速度、処理回数およびワーキングディスタンス(WD)のパラメータによって制御することができる。
(1-3.作用・効果)
本実施の形態のフィルム1では、基材11の一方の面(面11S1)に、表面(面12S1)が算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となるランダムな凹凸構造からなる粗面となっているハードコート層12を設けるようにした。これにより、細菌を物理的にトラップする。以下、これについて説明する。
本実施の形態のフィルム1では、基材11の一方の面(面11S1)に、表面(面12S1)が算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となるランダムな凹凸構造からなる粗面となっているハードコート層12を設けるようにした。これにより、細菌を物理的にトラップする。以下、これについて説明する。
近年、表示装置と入力手段とを備えたタッチパネルが普及している。タッチパネルの表面には、多くの場合、防眩性を有するハードコートフィルムや傷つき防止のためのハードコートフィルムが設けられている。
これらハードコートフィルムでは、前述したように、指紋拭き取り性を向上させるために、例えばオレイン酸接触角が45°以上といった定義がなされている。換言すると、ハードコートフィルムに高い撥油性を有する材料を用いることにより払拭性を向上させている。一方で、ハードコートフィルムにインクや樹脂材料をコートする場合には濡れ性の悪さが課題となる。
また、近年、衛生思想の高まりによって、公共施設や商業施設等の建物、タッチパネル等の装置、または、一般家庭用品等、様々な部材に抗菌性能の付与が望まれている。
これに対して、本実施の形態のフィルム1は、ハードコート層12の表面(面12S1)を、算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となるランダムな凹凸構造からなる粗面とした。これにより、細菌を物理的にトラップし、死滅させられるようになる。
以上により、本実施の形態のフィルム1では、持続性を有する抗菌性能を付与することが可能となる。
また、本実施の形態のフィルム1では、上記ランダムな凹凸構造を設けるようにしたので、マクロな視点では表面積が広がるため、一般的なハードコート層と比較してインクや樹脂材料等の濡れ性が向上する。一方で、ミクロな視点ではランダムな凹凸構造の隙間にインクや樹脂材料、あるいは、ヒトの油脂が浸透しにくくなるため、良好な払拭性が得られるようになる。即ち、高い密着性と優れた払拭性との両立が可能となる。
更に、本実施の形態では、ウェットブラストを用いてハードコート層12の表面(面12S1)にランダムな凹凸構造を設けるようにしたので、例えば基材11の薄膜化(例えば4μm)が可能となる。よって、フィルム1の曲面等への貼付が可能となる。
なお、本実施の形態では、ハードコート層12の面12S1をランダムな凹凸構造からなる粗面としてした例を示したが、これに限定されるものではない。本実施の形態の効果は、例えば、基材11の面11S1に上述したランダムな凹凸構造からなる粗面を形成することでも得ることができる。その場合、基材11としては、上述した材料の他に樹脂や石材、金属、ガラスおよびエラストマー等の柔軟性のある材料を用いることができる、また、ウェットブラストにより表面加工した射出成型用の金型等も用いることができる。
<2.実施例>
表1は、ウェットブラストを用いてポリエチレンフィルムを表面処理した実験例1~8の算術平均高さ(Sa)、二乗平均平方根高さ(Sq)、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)、抗菌活性値Rおよびトリオレイン酸接触角ならびに抗菌効果、親油性および払拭性の評価結果をまとめたものである。各実験例1~8の凹凸構造(算術平均高さ(Sa)、二乗平均平方根高さ(Sq))は、研磨材、エア圧(MPa)および処理速度(mm/s)を適宜選択および調整することで再現することができる。抗菌効果、親油性および払拭性については、下記方法を用いて評価した。
表1は、ウェットブラストを用いてポリエチレンフィルムを表面処理した実験例1~8の算術平均高さ(Sa)、二乗平均平方根高さ(Sq)、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)、抗菌活性値Rおよびトリオレイン酸接触角ならびに抗菌効果、親油性および払拭性の評価結果をまとめたものである。各実験例1~8の凹凸構造(算術平均高さ(Sa)、二乗平均平方根高さ(Sq))は、研磨材、エア圧(MPa)および処理速度(mm/s)を適宜選択および調整することで再現することができる。抗菌効果、親油性および払拭性については、下記方法を用いて評価した。
[抗菌効果の評価方法]
JIS Z2801(ISO22196)抗菌性試験方法で定められている試験方法で実験例1~8の抗菌効果を評価した。抗菌性試験方法では、下記数式(1)より求めた抗菌活性値で評価される。本実施例では、抗菌活性値Rが5(飽和値)である場合をA、3.0以上5.0未満をB、3.0未満をCとした。
(数1)R=(Ut-U0)-(At-U0)=Ut-At・・・(1)
(R;抗菌活性値、U0;無加工試験片(リファレンス)の接種直後の生菌値の対数値平均、Ut;無加工試験片の24時間後の生菌値の対数値平均、At;抗菌加工試験片の24時間後の生菌値の対数値平均)
JIS Z2801(ISO22196)抗菌性試験方法で定められている試験方法で実験例1~8の抗菌効果を評価した。抗菌性試験方法では、下記数式(1)より求めた抗菌活性値で評価される。本実施例では、抗菌活性値Rが5(飽和値)である場合をA、3.0以上5.0未満をB、3.0未満をCとした。
(数1)R=(Ut-U0)-(At-U0)=Ut-At・・・(1)
(R;抗菌活性値、U0;無加工試験片(リファレンス)の接種直後の生菌値の対数値平均、Ut;無加工試験片の24時間後の生菌値の対数値平均、At;抗菌加工試験片の24時間後の生菌値の対数値平均)
[親油性評価]
トリオレイン酸接触角が15.0°以下をA、15.0°よりも大きな場合をBとした。
トリオレイン酸接触角が15.0°以下をA、15.0°よりも大きな場合をBとした。
[払拭性評価]
ヒトの指先の油脂を想定し、トリオレイン酸の拭き取り試験を実施した。実験例1~8のポリエチレンフィルムにトリオレイン酸を滴下した後、クリーン綿棒USLタイプ((株)三商社製)をエタノール(純度99.5%)に十分に浸し、500gf程度の指先の加重で上下に拭き取り操作として5回往復時点および10回往復時点で乾燥させ、面上の写真を撮影し、目視で判断した。本実施例では、10回往復時点で完全に拭き取れた場合をA、一部のトリオレイン酸が拭き取れずに残存した場合をB、トリオレイン酸が塗れ広がり、全体が白濁した場合をCとした。
ヒトの指先の油脂を想定し、トリオレイン酸の拭き取り試験を実施した。実験例1~8のポリエチレンフィルムにトリオレイン酸を滴下した後、クリーン綿棒USLタイプ((株)三商社製)をエタノール(純度99.5%)に十分に浸し、500gf程度の指先の加重で上下に拭き取り操作として5回往復時点および10回往復時点で乾燥させ、面上の写真を撮影し、目視で判断した。本実施例では、10回往復時点で完全に拭き取れた場合をA、一部のトリオレイン酸が拭き取れずに残存した場合をB、トリオレイン酸が塗れ広がり、全体が白濁した場合をCとした。
表1から、算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下、且つ、算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下の実験例3~7において十分な抗菌効果、親油性および払拭性が得られた。特に、算術平均高さ(Sa)が0.37μm以上0.89μm以下、且つ、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.24以上1.53以下の実験例4~6においてより高い抗菌効果が得られることがわかった。
<3.適用例>
上記実施の形態に係るフィルム1は、例えば、図5に示したドアノブ100やタッチパネルディスプレイ200の表示部210に貼付することができる。
上記実施の形態に係るフィルム1は、例えば、図5に示したドアノブ100やタッチパネルディスプレイ200の表示部210に貼付することができる。
この他、フィルム1は、部屋の床や壁、机、あるいは電車のつり革等のヒトが触る様々な箇所に使用することができる。他にも食品包装フィルム、飲料用缶表面、自動販売機、各種スイッチ、コントローラー、リモコン、スマートフォン、PC、文房具、車、車載用品、浴室や洗面台、プールなどの水回り、種々の光学製品等、人が触れる可能性のあるすべての製品表面に使用することができる。この他、天井や柱、家の外壁などの建材、モニタの防眩フィルムや拡散フィルム、偏光板、各種センシング部材表面、冷蔵庫等の人が触れる可能性が低い製品表面にも使用することができる。
以上、実施の形態および変形例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であってこれに限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。以下の構成の本技術によれば、対向する一対の面の一方の面(第1の面)に、算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となるランダムな凹凸構造を設けるようにした。これにより、細菌を物理的にトラップして死滅させる、持続性を有する抗菌性能を実現する。
(1)
算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を備えたナノ構造体。
(2)
前記粗面の算術平均高さ(Sa)は0.37μm以上0.89μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)は1.24以上1.53以下である、前記(1)に記載のナノ構造体。
(3)
前記粗面は8.5°以上14.8°以下のトリオレイン酸接触角を有する、前記(1)または(2)に記載のナノ構造体。
(4)
前記粗面は8.3°以上9.4°以下のトリオレイン酸接触角を有する、前記(1)または(2)に記載のナノ構造体。
(5)
前記粗面は払拭性を有する、前記(1)乃至(4)のうちのいずれか1つに記載のナノ構造体。
(6)
前記粗面は、黄色ブドウ球菌に対して3.0以上の抗菌活性値を有する、前記(1)乃至(5)のうちのいずれか1つに記載のナノ構造体。
(7)
光透過性を有する、前記(1)乃至(6)のうちのいずれか1つに記載のナノ構造体。
(8)
ウェットブラストを用いて算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となるランダムな凹凸面を形成するナノ構造体の製造方法。
(9)
算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を有するナノ構造体からなる層を備えたフィルム。
(10)
基材と、
算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を有するナノ構造体からなる層を有するフィルムを備えた構造体。
(1)
算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を備えたナノ構造体。
(2)
前記粗面の算術平均高さ(Sa)は0.37μm以上0.89μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)は1.24以上1.53以下である、前記(1)に記載のナノ構造体。
(3)
前記粗面は8.5°以上14.8°以下のトリオレイン酸接触角を有する、前記(1)または(2)に記載のナノ構造体。
(4)
前記粗面は8.3°以上9.4°以下のトリオレイン酸接触角を有する、前記(1)または(2)に記載のナノ構造体。
(5)
前記粗面は払拭性を有する、前記(1)乃至(4)のうちのいずれか1つに記載のナノ構造体。
(6)
前記粗面は、黄色ブドウ球菌に対して3.0以上の抗菌活性値を有する、前記(1)乃至(5)のうちのいずれか1つに記載のナノ構造体。
(7)
光透過性を有する、前記(1)乃至(6)のうちのいずれか1つに記載のナノ構造体。
(8)
ウェットブラストを用いて算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となるランダムな凹凸面を形成するナノ構造体の製造方法。
(9)
算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を有するナノ構造体からなる層を備えたフィルム。
(10)
基材と、
算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を有するナノ構造体からなる層を有するフィルムを備えた構造体。
本出願は、日本国特許庁において2022年8月16日に出願された日本特許出願番号2022-129643号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
Claims (10)
- 算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を備えたナノ構造体。
- 前記粗面の算術平均高さ(Sa)は0.37μm以上0.89μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)は1.24以上1.53以下である、請求項1に記載のナノ構造体。
- 前記粗面は8.5°以上14.8°以下のトリオレイン酸接触角を有する、請求項1に記載のナノ構造体。
- 前記粗面は8.3°以上9.4°以下のトリオレイン酸接触角を有する、請求項1に記載のナノ構造体。
- 前記粗面は払拭性を有する、請求項1に記載のナノ構造体。
- 前記粗面は、黄色ブドウ球菌に対して3.0以上の抗菌活性値を有する、請求項1に記載のナノ構造体。
- 光透過性を有する、請求項1に記載のナノ構造体。
- ウェットブラストを用いて算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となるランダムな凹凸面を形成するナノ構造体の製造方法。
- 算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を有するナノ構造体からなる層を備えたフィルム。
- 基材と、
算術平均高さ(Sa)が0.09μm以上1.21μm以下であり、二乗平均平方根高さ(Sq)と算術平均高さ(Sa)との比(Sq/Sa)が1.22以上2.36以下となる粗面を有するナノ構造体からなる層を有するフィルムを備えた構造体。
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-
2023
- 2023-08-03 WO PCT/JP2023/028394 patent/WO2024038769A1/ja unknown
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