功能性樹脂及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明在下述狀態(tài)下成型樹脂制品：通過在注塑成型機(jī)中將樹脂A和作為基材的樹脂B于加熱至兩種樹脂均至少一部分發(fā)生熔融的溫度以上的狀態(tài)下進(jìn)行混煉，在所述樹脂B的內(nèi)部，所述樹脂A形成柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)。通過將該樹脂制品浸漬于對(duì)樹脂A的侵蝕性高于對(duì)樹脂B的侵蝕性的溶液中，由于樹脂B的溶解而形成凹凸。由此，能夠提供一種樹脂結(jié)構(gòu)物及其制造方法，其能夠以低成本精密地調(diào)整具有各種形狀、密度、深度的凹凸，能夠長(zhǎng)時(shí)間保持成型品的潤(rùn)濕性控制、光學(xué)特性控制等。
【專利說明】功能性樹脂及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功能性樹脂及其制造方法，特別涉及如下的功能性樹脂及其制造方法，該功能性樹脂通過從塑料等的樹脂表面向內(nèi)部形成多孔結(jié)構(gòu)，使防污性、親水性、密合性提聞，從而實(shí)現(xiàn)了透光率的提聞或質(zhì)感的提聞。

【背景技術(shù)】
[0002]例如，作為在制造防污性控制、液滴流路控制、防霧性控制等功能性樹脂制品時(shí)的原材料，在各種領(lǐng)域中要求對(duì)樹脂表面的親水性或防水性這樣的潤(rùn)濕性進(jìn)行控制的技術(shù)。
[0003]特別是聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、高密度聚乙烯、聚丙烯、低密度聚乙烯、ΖΕ0ΝΕΧ、聚乙烯等樹脂，在使用純水的情況下，大多顯示出防水特性，在醫(yī)療用檢查器具、生物芯片、食品用構(gòu)件、汽車構(gòu)件、農(nóng)業(yè)構(gòu)件、浴室構(gòu)件等用途的開發(fā)上，樹脂表面的親水化成為在各用途中使功能提高的重要的要求項(xiàng)目。
[0004]作為樹脂表面的親水化技術(shù)，目前已知有向樹脂中添加甘油脂肪酸酯單甘油酯、甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、環(huán)氧乙烷加成物聚氧乙烯、二壬基萘磺酸等具有親水基團(tuán)的表面活性劑，在樹脂表面提取出親水基團(tuán)成分來(lái)進(jìn)行親水化的方法等。另外，如下述專利文獻(xiàn)I所記載，還已知使用電暈處理、等離子處理來(lái)使電子撞擊樹脂表面，在樹脂表面顯現(xiàn)極性基團(tuán)(0H基、羰基)，由此使樹脂表面親水化的方法等。
[0005]作為其它方法，在下述專利文獻(xiàn)2?4中公開了如下方法:在成型品表面形成凹凸，并通過凹凸產(chǎn)生的銷接效果來(lái)實(shí)現(xiàn)液滴的潤(rùn)濕性控制，或者可以通過提高防水性或通過將表面形成凹凸來(lái)提高親水性。
[0006]此外，在下述專利文獻(xiàn)5中記載了如下內(nèi)容:為了形成超防水結(jié)構(gòu)，使防水性樹脂混合分散在基材聚合物中，而且使表面的基材聚合物選擇性地溶解，從而實(shí)現(xiàn)超防水性。
[0007]在下述專利文獻(xiàn)6中記載了如下內(nèi)容:使氟化樹脂組合物中含有芳族聚酰胺微粒，通過將該芳族聚酰胺微粒的一部分浸潰在溶劑中使其溶出而在表面形成多個(gè)孔，從而使粘接性、耐磨性提聞。
[0008]另一方面，在提高光學(xué)透鏡的透射率、防止由反射率降低導(dǎo)致的光斑、面保護(hù)罩的裝飾及補(bǔ)色等各種領(lǐng)域采用了控制樹脂成型品的光、紅外線、電磁波的透射率、反射率的技術(shù)。作為以往的控制樹脂成型品光學(xué)特性的技術(shù)，通常如下進(jìn)行:使用真空蒸鍍裝置或浸潰提拉鍍膜機(jī)在樹脂成型品表面以干式或濕式形成多層光學(xué)多層膜，從而使光學(xué)特性提高。
[0009]另外，如下述專利文獻(xiàn)7所記載，作為使用凹凸來(lái)提高光學(xué)特性的技術(shù)，還已知在成型品表面形成控制為波長(zhǎng)以下間隔的凹凸，并利用凹凸結(jié)構(gòu)帶來(lái)的光或紅外線、電磁波的干涉效果來(lái)控制透射率、反射率的方法等。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-160524號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本特開平6-116430號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)3:日本特開2000-237678號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)4:日本特開2001-212966號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)5:日本特開2007-77201號(hào)公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)6:日本特開2011-116821號(hào)公報(bào)
[0018]專利文獻(xiàn)7:日本特開2008-143162號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]發(fā)明要解決的課題
[0020]但是，對(duì)于通過添加具有親水基團(tuán)的表面活性劑來(lái)控制親水性或防水性這樣的潤(rùn)濕性的技術(shù)而言，可以通過具有親水基團(tuán)的表面活性劑的漏出來(lái)實(shí)現(xiàn)樹脂的親水化。但存在如下問題:添加劑從樹脂內(nèi)部消失后，親水效果也消失；以及根據(jù)所添加的樹脂的不同，難以表現(xiàn)出效果。
[0021]另外，采用電暈處理、等離子處理的親水化方法雖然具有能夠得到良好的親水性的優(yōu)點(diǎn)，但是成本高，而且隨著極性基團(tuán)的消失，無(wú)法長(zhǎng)期保持親水性能。
[0022]另一方面，基于凹凸的潤(rùn)濕性控制由于能夠通過其自身的凹凸結(jié)構(gòu)來(lái)控制親水性或防水性等潤(rùn)濕性，因此具有能夠長(zhǎng)期保持潤(rùn)濕性的優(yōu)點(diǎn)。但是，需要用于形成凹凸的模具，根據(jù)成型物的形狀會(huì)產(chǎn)生不能被賦予凹凸的部分，或者由于使用微小的凹凸模具，制造成本高，成型為復(fù)雜的成型形狀時(shí)，用于制作凹凸模具的成本急劇升高。
[0023]另外，對(duì)于專利文獻(xiàn)5、6中記載的技術(shù)而言，受到防水性樹脂相對(duì)于基材的含有率、或芳族聚酰胺微粒本身的含有率、形狀、分散的顯著影響，無(wú)法將凹凸的形狀、密度、深度準(zhǔn)確調(diào)整為適用于各種用途的值。
[0024]另一方面，對(duì)于控制樹脂成型品的光、紅外線、電磁波的透射率、反射率、吸收率的技術(shù)而言，在樹脂成型品對(duì)于作為對(duì)象的光、紅外線、電磁波的波長(zhǎng)具有吸收特性的情況下，僅通過表面干涉效果帶來(lái)的透射率提高、反射率的降低效果無(wú)法得到足夠的光學(xué)特性。即，為了改善樹脂對(duì)于作為對(duì)象的光、紅外線、電磁波的波長(zhǎng)的吸收特性，通過減薄樹脂成型品來(lái)降低衰減量是有效的方法。然而，隨著厚度的減少成型品的強(qiáng)度會(huì)降低，因此無(wú)法確保所要求的強(qiáng)度，該方法存在限制。
[0025]因此，本發(fā)明的目的在于，能夠使用通常的注塑成型技術(shù)、以低成本大量生產(chǎn)從表面到內(nèi)部具有最適合于其用途(也包含強(qiáng)度)的多孔結(jié)構(gòu)的功能性樹脂。而且，提供一種能夠長(zhǎng)期保持親水性或防水性這樣的所期望的潤(rùn)濕性、密合性、以及所要求的光、電磁波等的透射率、反射率特性的功能性樹脂及其制造方法。
[0026]解決問題的方法
[0027]為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種樹脂制品，其是在下述狀態(tài)下成型而得到的:在注塑成型機(jī)中將樹脂A和作為基材的樹脂B于加熱至兩樹脂均至少一部分發(fā)生了熔融的溫度以上的狀態(tài)進(jìn)行混煉，在樹脂B的內(nèi)部，樹脂A形成柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)(層結(jié)構(gòu))，其中，通過將該樹脂制品浸潰于對(duì)樹脂A的侵蝕性高于對(duì)樹脂B的侵蝕性的溶液中，由于樹脂A的溶解而從表面向內(nèi)部形成了多孔結(jié)構(gòu)。
[0028]另外，為了制造樹脂，本發(fā)明的功能性樹脂制造方法包括:將樹脂A和樹脂B投入注塑成型機(jī)的第一工序；以樹脂A和樹脂B兩者均至少一部分發(fā)生了熔融的狀態(tài)由注塑成型機(jī)進(jìn)行混煉的第二工序；對(duì)從所述注塑成型機(jī)取出的樹脂A和樹脂B的混煉物進(jìn)行冷卻，在樹脂B的內(nèi)部形成柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的樹脂A的第三工序；以及通過將所述混煉物浸潰于對(duì)所述樹脂A的侵蝕性高于對(duì)所述樹脂B的侵蝕性的溶液中，使樹脂A的柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)從表面上開始溶解，從而從該混煉物的表面開始形成多孔結(jié)構(gòu)的第四工序。
[0029]在第三工序中，通過使用表面具備微小凹凸的模芯來(lái)形成三維凹凸結(jié)構(gòu)，可以在第四工序中調(diào)整溶解的樹脂A的形狀、密度、深度。
[0030]此外，通過選擇樹脂A和樹脂B和溶液的組合，第二工序中的注塑成型機(jī)的加熱溫度、混煉時(shí)間、以及第四工序中的溶液的浸潰時(shí)間及溫度中的至少一個(gè)或它們的組合，可以調(diào)整在第三工序中形成的層狀結(jié)構(gòu)的形狀及密度、以及樹脂A從表面向內(nèi)部的侵蝕深度。
[0031]發(fā)明的效果
[0032]根據(jù)本發(fā)明，可以提高具有圓筒形等復(fù)雜形狀的成型品的親水效果和密合性，例如，在生物芯片等的檢查、醫(yī)療用檢查器具、食品用構(gòu)件、汽車構(gòu)件、農(nóng)業(yè)構(gòu)件、浴室構(gòu)件等各種用途的開發(fā)中，能夠提高樹脂表面的親水化功能。
[0033]另外，根據(jù)本發(fā)明，可以減少具有圓筒形或光學(xué)透鏡形狀等復(fù)雜形狀的成型品對(duì)光、紅外線、電磁波等的吸收量，例如，在光學(xué)透鏡及保護(hù)罩等各種用途的開發(fā)中，可以基于其用途將功能性樹脂成型品的透光率、紅外線透射率、電磁波透射率調(diào)整為最適合的特性。
[0034]此外，在使用雨、水、油等液體的環(huán)境下，通過發(fā)揮所期望的防水性、親水性，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)常確保良好視野的功能性樹脂成型品。另外，通過具備所期望的透光率特性等，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的透鏡和保護(hù)罩等功能性成型品。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035][圖1]圖1是用于說明本發(fā)明的基本原理的圖。
[0036][圖2]圖2是示出局部?jī)H存在樹脂B的狀態(tài)的圖。
[0037][圖3]圖3是示出使與溶液的界面接觸的全部樹脂A溶解的狀態(tài)的圖。
[0038][圖4]圖4是示出使對(duì)于作為對(duì)象的光、紅外線、電磁波的波長(zhǎng)的吸收率減少，從而使透射率提高的例子的圖。
[0039][圖5]圖5(a)?(g)是示出制造順序的圖。
[0040][圖6]圖6是示出實(shí)際的制造例的圖。
[0041][圖7]圖7是示出表示剛成型后及溶液處理后的潤(rùn)濕性變化的實(shí)驗(yàn)例的圖。
[0042]符號(hào)說明
[0043]I注塑成型機(jī)
[0044]2形成有納米凹凸的模芯

【具體實(shí)施方式】
[0045]首先，使用圖1對(duì)本發(fā)明的基本原理進(jìn)行說明。
[0046]將樹脂A與作為基材的樹脂B混合，以加熱至至少兩樹脂A、B的一部分發(fā)生熔融的溫度的狀態(tài)用注塑成型機(jī)進(jìn)行混煉。通過在給定的條件下混煉后進(jìn)行冷卻，形成如下狀態(tài)的成型品:在作為基材的樹脂B的內(nèi)部，樹脂A形成圓柱等柱狀形狀或?qū)訝钚螤疃l(fā)生了相分離。而且，通過將該成型品浸入到特別是對(duì)樹脂A的溶解性高的溶液中，從成型品表面開始除去沿樹脂A形成的柱狀形狀或?qū)訝钚螤钸B續(xù)的區(qū)域，由此形成多孔結(jié)構(gòu)，從而可以由殘存的樹脂A和被除去的樹脂B實(shí)現(xiàn)帶有三維凹凸的成型品。
[0047]在此，通過調(diào)整將樹脂成型品浸入到對(duì)樹脂A的溶解性高的溶液中的時(shí)間、溫度、濃度，能夠制作如圖2所示的局部?jī)H有樹脂B的區(qū)域存在的帶有三維凹凸的成型品。另外，在樹脂A和樹脂B混合時(shí)，通過添加使樹脂均勻分散的分散劑等，能夠控制樹脂B中樹脂A的形狀。
[0048]此外，除樹脂A、樹脂B以外，進(jìn)一步混入樹脂C等多種樹脂、無(wú)機(jī)物，最終使樹脂C、無(wú)機(jī)物溶解或不溶解而制作帶有三維凹凸的成型品，也可以得到同樣的效果。
[0049]需要說明的是，圖3示出的是使用后述的形成有納米凹凸的模芯進(jìn)行注塑成型，使與溶液的界面接觸的全部樹脂A溶解的狀態(tài)。
[0050]下面更具體地對(duì)如何實(shí)現(xiàn)所期望的三維凹凸的形狀、密度、深度等的方式進(jìn)行說明。
[0051]如后所述，在制造本發(fā)明的功能性樹脂時(shí)，以給定的比例將樹脂A和樹脂B的顆粒狀材料投入料斗中，在注塑成型裝置I的料筒內(nèi)部，利用剪切熱使兩樹脂熔融混合。
[0052]在注塑成型裝置I的料筒內(nèi)部，兩樹脂均發(fā)生熔融，一邊混煉一邊被剪切，經(jīng)過給定時(shí)間后，經(jīng)注塑成型裝置I降至常溫。
[0053]此時(shí)，在作為基材的樹脂B的內(nèi)部，具有各種截面形狀的樹脂A的固態(tài)物以分散的狀態(tài)以給定的長(zhǎng)度被相分離成柱狀或?qū)訝睢?br> [0054]然后，將其浸潰于選擇性地溶解分散在表面上的樹脂A的溶液中，使樹脂A沿著發(fā)生了相分離的結(jié)構(gòu)溶解，由于溶解的樹脂A而在作為基材的樹脂B的表面上形成凹凸。需要說明的是，溶液可以選擇對(duì)樹脂B完全不具有侵蝕性的溶液，也可以使用對(duì)樹脂B部分溶解的溶液，關(guān)鍵是，通過與樹脂B相比較對(duì)于樹脂A具有更聞的溶解性，從而可以在殘存的樹脂B之間形成所期望的凹凸。
[0055]對(duì)于這樣形成的凹凸的形態(tài)及相關(guān)條件進(jìn)行整理。
[0056]首先，關(guān)于樹脂A和樹脂B的材質(zhì)選定，各樹脂在注塑成型裝置的加熱溫度下，至少其一部分能熔融是必不可少的。由此，樹脂A和樹脂B在料筒內(nèi)部熔融，并通過螺桿進(jìn)行混煉。
[0057]另外，必須的條件還有:對(duì)于經(jīng)過混煉的兩樹脂而言，樹脂A或樹脂B的任意一種被冷卻到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，在作為基材的樹脂B中，樹脂A以給定的大小、形狀并以兩種樹脂復(fù)雜地混雜的狀態(tài)相分離。通過滿足這樣的條件，可以通過樹脂A和樹脂B的混合比例而使形成在作為基材的樹脂B的內(nèi)部的樹脂A的形狀從球狀形狀變化為柱狀形狀、層狀形狀。
[0058]通過對(duì)樹脂A具有高溶解性的溶液，溶液沿著這樣形成的柱狀形狀、層狀形狀進(jìn)行侵蝕，由于溶解，能夠制作作為基材的樹脂B殘存于表面的狀態(tài)的三維結(jié)構(gòu)體。
[0059]另一方面，樹脂A的熔融溫度比樹脂B的熔融溫度高的情況下，或者混入有無(wú)機(jī)物的情況下，由于樹脂A附著于樹脂B或無(wú)機(jī)物的周圍，因此無(wú)法形成柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)。因此，通過僅溶解樹脂A的溶液，雖然樹脂A發(fā)生溶解，但由于形成球狀結(jié)構(gòu)，因此無(wú)法制作高長(zhǎng)寬比且高密度凹凸的三維結(jié)構(gòu)體。
[0060]另外，樹脂A的熔融溫度在樹脂B的熔融溫度以下的情況下，由于樹脂B附著于樹脂A的周圍，因此即使浸入到只溶解樹脂A的溶液中，由于樹脂A被樹脂B所包覆，樹脂A也無(wú)法溶解。在這種情況下，無(wú)法形成柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，而是形成球狀結(jié)構(gòu)，因此無(wú)法制成高長(zhǎng)寬比的三維結(jié)構(gòu)體。
[0061]因此，如果未達(dá)到樹脂A和樹脂B兩者的軟化點(diǎn)以上，則無(wú)法形成良好的柱狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)良好的親水性、防水性的控制、以及由樹脂的低密度化帶來(lái)的吸光率、紅外線吸收率、電磁波吸收率的降低。
[0062]因此，加熱至樹脂A和樹脂B兩者均部分發(fā)生熔融的軟化點(diǎn)以上是必要的。
[0063]另外，只要為樹脂A和樹脂B的軟化點(diǎn)以上，即使添加樹脂C、樹脂D等有機(jī)物、無(wú)機(jī)物這樣的其它添加物，也能夠得到同樣的效果。
[0064]在以上的條件下，樹脂A和樹脂B形成柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，對(duì)發(fā)生了微小相分離的成型品進(jìn)行浸潰的溶液的選定、以及浸潰時(shí)間等條件優(yōu)選僅溶解樹脂A而不侵蝕樹脂B的條件，但主要溶解樹脂A、也部分溶解樹脂B的溶液也能夠制作本結(jié)構(gòu)體。
[0065]該情況下，更優(yōu)選樹脂A和樹脂B在溶液中的溶解度之差較大者，只要溶解度之差為5以上，就可以沒有問題地制作本發(fā)明的結(jié)構(gòu)體。
[0066]另外，對(duì)于浸潰時(shí)間而言，如果浸潰時(shí)間較長(zhǎng)，則表面上的樹脂A沿著柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)能夠全部溶解，從而能夠得到更復(fù)雜且高長(zhǎng)寬比的圓柱結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)。
[0067]另一方面，如果浸潰時(shí)間較短，則由于樹脂A的結(jié)構(gòu)體部分殘留于表面上，因此可以制作低長(zhǎng)寬比且阻氣性高的結(jié)構(gòu)體。
[0068]作為這樣制作的具有凹凸的功能性樹脂的用途，在控制防水性、親水性的情況下，能夠適用于醫(yī)療檢查器具、餐具、農(nóng)業(yè)用膜、食品用膜、醫(yī)療用膜、浴室用膜、窗玻璃等各種構(gòu)件。
[0069]此外，通過使用形成有褶皺的模具、或形成有納米凹凸的模具來(lái)進(jìn)行成型，能夠在成型品的表層部形成褶皺凹凸或納米凹凸，通過與本技術(shù)組合，能夠進(jìn)一步提高特性。
[0070]如上所述，例如，在要得到所期望的親水性時(shí)，將樹脂A和樹脂B發(fā)生了相分離的成型品浸潰于溶液中的時(shí)間只要是使其表面層的樹脂A溶解到所期望的深度的程度即可，例如，樹脂A為高密度聚乙烯、樹脂B為聚碳酸酯、溶劑為丙酮的情況下，15分鐘左右就能夠得到所期望的親水效果。
[0071]此外，在樹脂對(duì)于作為對(duì)象的光、紅外線、電磁波的波長(zhǎng)有吸收的情況下，如圖4所示，通過使用本方法，能夠減少構(gòu)成成型品的樹脂的密度。因此，在成型品內(nèi)部形成的三維結(jié)構(gòu)體的平均間隔被控制在作為對(duì)象的波長(zhǎng)以下時(shí)，入射的光、紅外線、電磁波在內(nèi)部散射，不會(huì)被分散到外部，使樹脂的吸光率、紅外線吸收率、電磁波吸收率降低，從而能夠提高成型品的透射率。
[0072]在這種情況下，浸潰需要數(shù)小時(shí)或數(shù)天，使樹脂A沿著柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)在樹脂成型品的整個(gè)厚度方向發(fā)生溶解，從而得到所期望的透射率。但是，在由于樹脂A的溶解而導(dǎo)致成型品本身的強(qiáng)度下降的情況下，需要降低樹脂A的比例、以及選定樹脂A、B的重量t匕、其混煉條件、及溶液、浸潰時(shí)間以使得柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)在厚度方向上連續(xù)延伸。
[0073]另一方面，在波長(zhǎng)比三維結(jié)構(gòu)體的間隔更短的光源入射的情況下，由于發(fā)生散射，還可以起到例如除去比三維結(jié)構(gòu)體的間隔短的波長(zhǎng)、并使長(zhǎng)波長(zhǎng)透過的濾光器的作用。此夕卜，由于樹脂成型品內(nèi)部形成了柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，因此，與減薄成型品的厚度而得到同等透射率的情況相比，只要選定適當(dāng)?shù)臈l件就可以使成型品的強(qiáng)度飛躍性地提高。另外，通過使用形成有褶皺的模具、或者形成有納米凹凸的模具進(jìn)行成型，能夠在成型品的表層部形成褶皺凹凸或納米凹凸，通過與本技術(shù)組合，能夠進(jìn)一步提高透射特性。
[0074]具體的制造方法如圖5(a)?(g)所示。
[0075]作為樹脂B，選定高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)等，如圖5(a)所示，稱量并混合作為樹脂A的能夠溶解于丙酮等溶劑中的丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂等，如圖5 (b)所示，在造粒機(jī)或料筒內(nèi)部將樹脂加熱到樹脂的軟化點(diǎn)以上，將2種以上樹脂混合并注射到模具內(nèi)部。
[0076]需要說明的是，圖5(b’ )示出的是使用了形成有納米凹凸的模具2的情況。
[0077]其中，如果是熱塑性樹脂，則可以通過進(jìn)行注塑成型(如果是熱固性樹脂，則進(jìn)行傳遞模壓法或模塑成型)來(lái)形成樹脂A在作為基材的樹脂B中以相分離狀態(tài)混合的成型品O
[0078]如圖5(c)所示，在模具內(nèi)部進(jìn)行樹脂的冷卻和固化，形成成型品后，從模具中取出成型品，由此，如圖5(d)、(e)所示，制作樹脂A在基材樹脂B內(nèi)部相分離而形成柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的成型品。
[0079]例如，在高密度聚乙烯和丙烯酸樹脂的情況下，高密度聚乙烯和丙烯酸樹脂發(fā)生相分離，從而形成具備柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的混合樹脂成型品。
[0080]然后，如圖5(f)所示，通過將樹脂成型品浸于樹脂B(例如高密度聚乙烯)不溶、而樹脂A(例如丙烯酸)可溶的溶液(例如丙酮)中，如圖5(g)所示，能夠?qū)崿F(xiàn)制作帶有三維凹凸結(jié)構(gòu)的高密度聚乙烯成型品。
[0081]這里的三維凹凸結(jié)構(gòu)體是由10nm?10 μ m左右的孔結(jié)構(gòu)體三維形成的，能夠產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象。因此，防水樹脂的接觸角比親水樹脂更能改變潤(rùn)濕性。
[0082]此外，如圖5(b’ )所示，使用混合了 2種以上樹脂結(jié)構(gòu)物的樹脂來(lái)進(jìn)行成型時(shí)，使用形成有納米凹凸的模芯成型了表面形成有納米凹凸的成型品(成型品內(nèi)部為2種以上樹脂發(fā)生了相分離的樹脂結(jié)構(gòu))，然后浸潰于選擇性僅溶解一種樹脂的溶液中，制作了形成有納米凹凸和三維凹凸的成型品，該情況下，與沒有納米凹凸的情況相比，能夠進(jìn)一步提高潤(rùn)濕性。推測(cè)這是由于，通過納米凹凸，柱狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)的樹脂A在表層結(jié)合，或者與溶液的接觸面積增加。
[0083]另外，三維凹凸結(jié)構(gòu)體中，孔結(jié)構(gòu)體的間隔為作為透射率調(diào)整對(duì)象的電磁波的波長(zhǎng)以下的情況下，能夠抑制在成型品內(nèi)部產(chǎn)生散射，能夠使成型品所使用的樹脂密度低密度化。因此，能夠降低成型品的電磁波吸收率，提高透射率。
[0084]另外，優(yōu)選孔結(jié)構(gòu)體的間隔均為作為對(duì)象的電磁波的波長(zhǎng)以下的情況，但并不是必須的條件，也可以存在若干比例的間隔為波長(zhǎng)以上的孔結(jié)構(gòu)體。
[0085]此外，在孔結(jié)構(gòu)體的間隔為I μ m左右的情況下，使可見光范圍的光源的波長(zhǎng)衰減，由此能夠提高長(zhǎng)波長(zhǎng)光源的波長(zhǎng)范圍(該情況下，為紅外線等)的透射率。而且，可以通過調(diào)整三維結(jié)構(gòu)體的間隔來(lái)改變對(duì)波長(zhǎng)的衰減、透射特性。
[0086]此外，如圖5(b’ )所示，使用混合了 2種以上樹脂結(jié)構(gòu)物的樹脂來(lái)進(jìn)行成型時(shí)，使用形成有納米凹凸的模芯成型了表面形成有納米凹凸的成型品(成型品內(nèi)部為2種以上樹脂發(fā)生了相分離的樹脂結(jié)構(gòu))，然后浸潰于選擇性僅溶解一種樹脂的溶液中，制作形成有納米凹凸和三維凹凸的成型品，該情況下，與沒有納米凹凸的情況相比，能夠進(jìn)一步提高透射性。
[0087]下面，對(duì)于更具體的制造例進(jìn)行說明。
[0088]首先，將作為基材的樹脂B和樹脂A以一定比例混入料斗中，在注塑成型裝置的料筒內(nèi)部，利用剪切熱使兩樹脂熔融混合，注射到注塑成型模具內(nèi)部，所述樹脂B為寶理塑料株式會(huì)社的環(huán)烯烴類共聚物(COC)，所述樹脂A為三菱工程塑料株式會(huì)社的聚碳酸酯樹脂(PC)。
[0089]冷卻后進(jìn)行開模，制作了環(huán)烯烴類共聚物和聚碳酸酯樹脂發(fā)生了相分離的樹脂成型品。制作了成型品后，在對(duì)聚碳酸酯樹脂可溶而環(huán)烯烴類共聚物不溶的溶劑丙酮中浸潰I分鐘，進(jìn)行了僅聚碳酸酯樹脂的除去。
[0090]在此，可以通過調(diào)整浸潰時(shí)間和濃度來(lái)調(diào)整聚碳酸酯樹脂的除去量。通過進(jìn)行這些操作，制作了在表面內(nèi)部三維地形成了凹凸結(jié)構(gòu)的樹脂成型品。
[0091]在此，通過使用在表面形成有納米凹凸的模芯作為成型工序中所使用的模芯來(lái)進(jìn)行成型，制作了在表面形成有納米凹凸，并且在樹脂內(nèi)部表面形成有三維凹凸結(jié)構(gòu)的樹脂成型品。
[0092]這里所使用的納米凹凸的尺寸為平均50nm?400nm的凹凸間隔、且高度平均為50nm?600nm。納米凹凸的模芯是使用日本特開2008-143162號(hào)公報(bào)所公開的制法制作的。
[0093]作為混合樹脂的種類，使用日本聚乙烯公司制造的高密度聚乙烯樹脂(HDPE (HJ580))作為基材樹脂B、可樂麗株式會(huì)社制造的丙烯酸樹脂(KURARAYPMMA(HR10LC))作為樹脂A并將兩者混合，以相分離狀態(tài)將兩樹脂成型，將得到的成型品浸潰于丙酮溶液中，僅丙烯酸樹脂溶解，制作了表面部分為高密度聚乙烯的三維凹凸結(jié)構(gòu)成型品，用Iym的純水液滴進(jìn)行了接觸角評(píng)價(jià)，圖6的上方的表中示出的是上述評(píng)價(jià)的結(jié)果O
[0094]高密度聚乙烯樹脂和丙烯酸樹脂混合的樹脂成型品的接觸角在表面平坦時(shí)為97.7度，另外，使用上述混合樹脂形成了表面形成有納米凹凸的混合樹脂成型品時(shí)為122.5 度。
[0095]然而，對(duì)于浸潰于丙酮溶液中、僅表面區(qū)域形成了高密度聚乙烯樹脂的三維凹凸結(jié)構(gòu)的成型品而言，能夠確認(rèn)表面平坦的成型品的接觸角從97.7度降低到77.3度。另一方面，在表面形成有納米凹凸的混合樹脂成型品的情況下，接觸角能夠從122.5度降低到78度。此時(shí)，納米凹凸的平均間距為lOOnm、高度為200nm。
[0096]另外，將環(huán)烯烴共聚物(C0C(5013L-10))和聚碳酸酯樹脂(IUPIL0N(S-3000R)以7:3的比例配合，并使用本制造方法制作了帶有三維凹凸結(jié)構(gòu)的成型品，然后用Ιμπι純水的液滴對(duì)所開發(fā)的樹脂表面的接觸角進(jìn)行了評(píng)價(jià)，圖6的下方的表中示出的是上述評(píng)價(jià)的結(jié)果。
[0097]由該結(jié)果可知，環(huán)烯烴共聚物和聚碳酸酯樹脂混合的樹脂成型品的接觸角在表面平坦時(shí)為98.6度，另外，使用納米凹凸的模芯在表面形成了納米凹凸的混合樹脂成型品時(shí)為110.7度。
[0098]但是，對(duì)于浸潰于丙酮溶液中、僅表面區(qū)域形成了環(huán)烯烴共聚物的三維凹凸結(jié)構(gòu)的成型品而言，能夠確認(rèn)表面平坦的成型品的接觸角從98.6度降低到73.2度。
[0099]另一方面，在表面形成了納米凹凸的混合樹脂成型品的情況下，接觸角能夠從110.7度降低到75.6度。此時(shí)，納米凹凸的平均間距為lOOnm、高度為200nm。另外還可以確認(rèn)，可以通過改變混合比率來(lái)控制弓I起這些潤(rùn)濕性變化的比例。
[0100]此外，與上述同樣地，選擇了 HDPE(HJ580)作為基材樹脂B，并選擇了 ABS樹脂、PC (聚碳酸酯)、PS (聚苯乙烯)、PMMA(HR10LC)作為樹脂A ;此外，同樣地選擇了 Novatec公司制造的聚丙烯PP MA3H作為基材樹脂B，并選擇了 ABS樹脂、PC (聚碳酸酯)、PS (聚苯乙烯)作為樹脂A。
[0101]對(duì)于各樹脂B和樹脂A的組合而言，按照樹脂B和樹脂A的重量比為8:2、6:4、5:5、4:6、2:8這5種重量比制成了樹脂成型品。
[0102]各樹脂成型品在丙酮中的浸潰時(shí)間設(shè)為15分鐘以上且小于30分鐘，浸潰完成后，用空氣將丙酮吹凈，用超純水進(jìn)行了一次清洗，用該成型品進(jìn)行了潤(rùn)濕性的確認(rèn)。
[0103]其結(jié)果，樹脂B為高密度聚乙烯樹脂(HDPE (HJ580))時(shí)，選擇PC、PMMA(HR100LC)作為樹脂A的情況下，重量比為5:5、4:6、2:8時(shí)均能夠得到優(yōu)異的親水性。
[0104]另外，樹脂B為PP MA3H時(shí)，選擇PC作為樹脂A的情況下，重量比為5:5、4:6、2:8時(shí)能夠得到優(yōu)異的親水性。
[0105]另外，對(duì)于相同組合的樹脂成型品，在丙酮中浸潰15分鐘以上且小于30分鐘，保持原樣干燥數(shù)日后，樹脂B為HDPE (HJ580)、PP MA3H的任意情況下，只有在選擇PC作為樹脂A時(shí)，能夠得到一定程度的親水性，除此之外，無(wú)法確認(rèn)到顯著的親水性。
[0106]圖7示出的是本發(fā)明的成型品的潤(rùn)濕性評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0107]評(píng)價(jià)如下進(jìn)行:使用純水噴霧，對(duì)液滴的殘留情況(潤(rùn)濕性)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
[0108]圖7的上半部分是對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果拍攝的照片，由于難以辨別液滴的殘留情況(潤(rùn)濕性)，因此如圖7的下半部分所示，將剛成型后(未處理時(shí))的液滴、處理后的液膜區(qū)域涂黑來(lái)表示。
[0109]由該結(jié)果可知，剛成型后(未處理的情況)，平面及使用了納米凹凸的成型品都具有不沾純水的特性，但是對(duì)于浸潰于丙酮溶液中、僅表面區(qū)域形成了高密度聚乙烯樹脂的三維凹凸結(jié)構(gòu)的成型品而言，平面和納米凹凸都無(wú)法不沾純水，確認(rèn)了在廣泛區(qū)域形成了純水的膜。
[0110]另外，通過另外的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)到:與浸潰于丙酮溶液之前相比，由于樹脂吸光率的減少，本發(fā)明的成型品的透射率能夠提高I成以上。
[0111]工業(yè)實(shí)用性
[0112]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過利用通常的注塑成型機(jī)，能夠以低成本進(jìn)行大量生產(chǎn)，而且，對(duì)于樹脂表面的潤(rùn)濕性等而言，根據(jù)樹脂的用途，將要形成的凹凸的形狀、密度、深度精密調(diào)整為最合適的值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)成型品的潤(rùn)濕性控制、透射率調(diào)整等，因此，本發(fā)明可以期待能夠被廣泛應(yīng)用于生物芯片等的檢查、醫(yī)療用檢查器具、食品用構(gòu)件、汽車構(gòu)件、農(nóng)業(yè)構(gòu)件、浴室構(gòu)件、光學(xué)透鏡、保護(hù)罩等各種用途。
【權(quán)利要求】
1.一種樹脂制品，其是在下述狀態(tài)下成型而得到的:通過在注塑成型機(jī)中將樹脂A和作為基材的樹脂B于加熱至兩種樹脂均至少一部分發(fā)生熔融的溫度以上的狀態(tài)下進(jìn)行混煉，在所述樹脂B的內(nèi)部，所述樹脂A形成柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，其中， 通過將該樹脂制品浸潰于對(duì)所述樹脂A的侵蝕性高于對(duì)所述樹脂B的侵蝕性的溶液中，由于所述樹脂A的溶解而從表面向內(nèi)部形成了多孔結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂制品，其中，所述多孔結(jié)構(gòu)以作為透射率調(diào)整對(duì)象的光源的波長(zhǎng)以下的間隔形成，從而減少所述光源的吸收量而提高了透射率。
3.一種功能性樹脂的制造方法，該方法包括: 將樹脂A和樹脂B投入注塑成型機(jī)的第一工序； 在樹脂A和樹脂B兩者均至少一部分發(fā)生了熔融的狀態(tài)下由注塑成型機(jī)進(jìn)行混煉的第二工序； 對(duì)從所述注塑成型機(jī)取出的樹脂A和樹脂B的混煉物進(jìn)行冷卻，在樹脂B的內(nèi)部形成柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的樹脂A的第三工序；以及 通過將所述混煉物浸潰于對(duì)所述樹脂A的侵蝕性高于對(duì)所述樹脂B的侵蝕性的溶液中，使樹脂A的柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)從表面上開始溶解，從而從該混煉物的表面開始形成多孔結(jié)構(gòu)的第四工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功能性樹脂的制造方法，其中，在所述第三工序中，使用表面具有微小凹凸的模芯，使從所述注塑成型機(jī)取出的樹脂A和樹脂B的混煉物形成三維凹凸結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中任一項(xiàng)所述的功能性樹脂的制造方法，其中，通過選擇所述樹脂A和所述樹脂B和所述溶液的組合、所述樹脂A和所述樹脂B的混合比例、所述第二工序中的注塑成型機(jī)的加熱溫度及混煉時(shí)間中的至少一個(gè)，來(lái)調(diào)整在所述第三工序中形成的層狀結(jié)構(gòu)的形狀及密度、以及樹脂A從表面向內(nèi)部的侵蝕深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3?5中任一項(xiàng)所述的功能性樹脂的制造方法，其中，通過選擇所述第四工序中的所述溶液的浸潰時(shí)間或溶液溫度，來(lái)調(diào)整形成所述柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的樹脂A從表面向內(nèi)部的侵蝕深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6中任一項(xiàng)所述的功能性樹脂的制造方法，其中，以作為對(duì)象的光源的波長(zhǎng)以下的間隔形成所述第三工序中所形成的所述樹脂A的柱狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】C08J9/26GK104379649SQ201380027341
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月25日
【發(fā)明者】栗原一真 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)總合研究所