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公開番号2025034942
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023141636
出願日2023-08-31
発明の名称部材
出願人TOTO株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B32B 27/42 20060101AFI20250306BHJP(積層体)
要約【課題】水垢およびタンパク質等の汚染物質の付着を抑制することが可能な部材の提供。
【解決手段】水と、有機成分および無機成分を含む汚染物質とが表面に付着し、且つ表面に水と汚染物質とが混在した状態で水が乾燥するというサイクルが繰り返される環境下で使用するための部材であって、当該部材は、基材と表面層とを含み、当該表面層は、ベタイン構造を特定の濃度範囲内で含み、且つ、水垢吸着点となるSi原子の濃度が特定濃度以下であることを特徴とする、部材。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
水と、有機成分および無機成分を含む汚染物質とが表面に付着し、且つ表面に水と汚染物質とが混在した状態で水が乾燥するというサイクルが繰り返される環境下で使用される部材であって、
当該部材は、基材と表面層とを含み、
当該表面層は、下記式（Ａ１）で表される構造を含み、
TIFF
2025034942000036.tif
28
170
式（Ａ１）において、
Ｌ
１
は、－ＣＯＯ－、－ＣＯＮＨ－、－（ＣＨ
２
）
ｍ
－（ｍは自然数である）のいずれか１つを含み、
Ｒ
１
は、ＨまたはＣＨ
３
であり、
Ｘ
１
は、下記式（Ｂ１）または下記式（Ｂ２）で表される官能基であり、
TIFF
2025034942000037.tif
12
170
TIFF
2025034942000038.tif
25
170
式（Ｂ１）において、
Ｒ
３
およびＲ
６
は、それぞれ独立して、－（ＣＨ
２
）
ｌ
－（ｌは１～１０の自然数である）で表される炭化水素基であり、
Ｒ
４
およびＲ
５
は、それぞれ独立して、必須成分としてＣおよびＨを、任意成分としてＯを含み、かつ、ＮおよびＳを含まない有機基であり、
式（Ｂ２）において、
Ｒ
７
およびＲ
８
は、それぞれ独立して、－（ＣＨ
２
）
ｌ
－（ｌは１～１０の自然数である）で表される炭化水素基であり、
Ｒ
９
、Ｒ
１０
、Ｒ
１１
は、それぞれ独立して、必須成分としてＣおよびＨを、任意成分としてＯを含み、かつ、ＮおよびＳを含まない有機基であり、
前記部材の表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）測定することによって得られる：
・Ｎ
＋
に帰属されるＮ原子（以下、「Ｎ
＋
原子」という）の濃度が０．３％以上２．８％以下であり；
・Ｓ原子の濃度、Ｐ原子の濃度、またはＳ原子の濃度とＰ原子の濃度の合計が０．３％以上であり；かつ
・Ｓｉ原子の濃度が１．０％以下であり、
前記部材の表面から深さ１μｍまでの領域をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）測定することにより得られるＳｉ原子の濃度が１．０％以下である
ことを特徴とする、部材。
続きを表示（約 310 文字）【請求項２】
前記Ｘ
１
が式（Ｂ１）で表される官能基であることを特徴とする、請求項１に記載の部材。
【請求項３】
前記表面層の表面に対する水の静的接触角が３５°以下である、請求項１または２に記載の部材。
【請求項４】
前記表面層が、前記式（Ａ１）で表される構造および前記式（Ａ１）で表される構造以外の有機成分を含む構造のランダム共重合体を含む、請求項１または２に記載の部材。
【請求項５】
前記表面層が、前記式（Ａ１）で表される構造および前記式（Ａ１）で表される構造以外の有機成分を含む構造のランダム共重合体を含む、請求項３に記載の部材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材に関する。具体的には、水と、有機成分および無機成分を含む汚染物質とが表面に付着し、且つ表面に水と汚染物質とが混在した状態で水が乾燥するというサイクルが繰り返される環境下で使用するための部材に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
水がかかり得る環境下で使用される部材の表面に水道水が付着し乾燥すると、水道水に含まれる無機成分の付着により、水垢が形成される。代表的な無機成分として、ケイ酸イオン（ＳｉＯ
３
２－
）およびカルシウムイオン（Ｃａ
２＋
)が挙げられる。ケイ酸イオン（ＳｉＯ
３
２－
）は脱水縮合によりポリマー化され、カルシウムイオンは大気中あるいは水中のＣＯ
２
と反応して、水の蒸発とともに炭酸カルシウムとして緻密結晶化し、それらが単独でまたは混合物として部材の表面に付着して、水垢が形成される。部材表面への水の付着量が多い場合や、部材表面への水の付着および乾燥が繰り返される場合などは、部材表面におけるケイ酸イオンおよびカルシウムイオンの付着量や付着頻度が増加し、水垢の形成が加速され、部材表面に水垢が強く付着した状態、すなわち部材表面に水垢が固着した状態が生じる。
【０００３】
また、部材の表面には、水だけでなく、上記に示す無機成分（ケイ酸イオン、カルシウムイオンなど）や有機成分（皮脂、石鹸カス、リンス、タンパク質など）など、様々な汚染物質が付着する。これらの汚染物質は、水が乾燥すると部材の表面に残る。多くの場合、部材の表面においてはこれらの汚染物質が少なくとも１種類以上付着するため、乾燥後の部材表面に水垢と汚染物質の混合物が形成される。このような汚れの付着を抑制し、また付着した汚れの清掃性を向上させるため、部材の表面を改質する技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特開２００８－２３９９４９号公報（特許文献１）には、防汚性、防曇性及びその耐摩擦性に優れた表面を有する親水性部材が開示されている。具体的には、末端又は側鎖にシランカップリング基を有する親水性ポリマーに、ベタイン構造を有する両性イオン低分子化合物をシランカップリングで結合させ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌなどの無機成分を導入して緻密化させた親水性膜を基材上に形成した部材が開示されている。
【０００５】
また、ＷＯ２０１８／０７９５９２号公報（特許文献２）には、基材層と、水性ポリエステル系樹脂と双性イオンポリマーを含有する樹脂組成物を用いて形成された親水性コート層を有する積層シートが開示されている。この積層シートは、曇りが生じにくく、かつ防汚性に優れるものとされている。
【０００６】
また、ＷＯ２０１８／１５５５７７号公報（特許文献３）には、基体、中間層及び親水性層がこの順に積層されてなる層構造を有する親水性構造体であって、前記中間層がシロキサン系ポリマーを含有する層であり、前記親水性層がケイ素原子を有しない双性イオンポリマーを含有することを特徴とする親水性構造体が開示されている。この構造体は、親水性、耐汚染性、密着性、及び耐水性に優れるものとされている。
【０００７】
また、ＷＯ２０１７／０１８１４６号公報（特許文献４）には、多官能（メタ）アクリルアミドモノマーと、アクリル又はアクリルアミドのベタインモノマーとを含む硬化性組成物を硬化させたコーティングを基材上に形成した部材が開示されている。この部材は、優れた防曇性を発現させることができ、高い硬度を維持しつつ防曇の耐久性に優れるものとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００８－２３９９４９号公報
ＷＯ２０１８／０７９５９２号公報
ＷＯ２０１８／１５５５７７号公報
ＷＯ２０１７／０１８１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者らは、水と、有機成分および無機成分を含む汚染物質とが表面に付着し、且つ表面に水と汚染物質とが混在した状態で水が乾燥するというサイクルが繰り返される環境下で使用される部材の表面に存在する様々な汚染物質のうちタンパク質の存在割合が高いことに着眼した。例えば、浴室環境で発生する代表的なタンパク質としては、ヒト由来のケラチンが挙げられる。タンパク質は、分子中に疎水性領域、正電荷領域および負電荷領域を有するため、水まわり部材として一般的に使用されているガラスや陶器等の無機材料、樹脂材料、または金属材料等のいずれに対しても、疎水作用や静電作用等により付着することができる。このため、タンパク質を主要な汚染物質と考えた。そして、このような主要な汚染物質であるタンパク質の部材の表面への付着を抑制することが重要であるとの着想に至った。そこで、まず、部材表面にベタイン構造を含ませることにより、タンパク質の付着を抑制できることを確認した。しかし、部材表面にベタイン構造を含ませることにより、水と、有機成分および無機成分を含む汚染物質とが表面に付着し、且つ表面に水と汚染物質とが混在した状態で水が乾燥するというサイクルが繰り返される環境下で使用される部材に特異的な課題が発生することを見出した。すなわち、部材表面にベタイン構造を含ませることにより、水垢の形成が促進されるとの新規な課題を見出した。そこで、部材表面に含ませるベタインの構造や含有量を制御し、さらに、水垢を固着させる成分（Ｓｉ等の無機元素）の含有量を制限することで、タンパク質の付着を抑制できると同時に水垢の形成も抑制することができることを見出し、上記課題を解決した。本発明は、これらの知見に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による部材は、
水と、有機成分および無機成分を含む汚染物質とが表面に付着し、且つ表面に水と汚染物質とが混在した状態で水が乾燥するというサイクルが繰り返される環境下で使用される部材であって、
当該部材は、基材と表面層とを含み、
当該表面層は、下記式（Ａ１）で表される構造を含み、
TIFF
2025034942000002.tif
28
170
式（Ａ１）において、
Ｌ
１
は、－ＣＯＯ－、－ＣＯＮＨ－、－（ＣＨ
２
）
ｍ
－（ｍは自然数である）のいずれか１つを含み、
Ｒ
１
は、ＨまたはＣＨ
３
であり、
Ｘ
１
は、下記式（Ｂ１）または下記式（Ｂ２）で表される官能基であり、
TIFF
2025034942000003.tif
12
170
TIFF
2025034942000004.tif
25
170
式（Ｂ１）において、
Ｒ
３
およびＲ
６
は、それぞれ独立して、－（ＣＨ
２
）
ｌ
－（ｌは１～１０の自然数である）で表される炭化水素基であり、
Ｒ
４
およびＲ
５
は、それぞれ独立して、必須成分としてＣおよびＨを、任意成分としてＯを含み、かつ、ＮおよびＳを含まない有機基であり、
式（Ｂ２）において、
Ｒ
７
およびＲ
８
は、それぞれ独立して、－（ＣＨ
２
）
ｌ
－（ｌは１～１０の自然数である）で表される炭化水素基であり、
Ｒ
９
、Ｒ
１０
、Ｒ
１１
は、それぞれ独立して、必須成分としてＣおよびＨを、任意成分としてＯを含み、かつ、ＮおよびＳを含まない有機基であり、
前記部材の表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）測定することによって得られる：
・Ｎ
＋
に帰属されるＮ原子（以下、「Ｎ
＋
原子」という）の濃度が０．３％以上２．８％以下であり；
・Ｓ原子の濃度、Ｐ原子の濃度、またはＳ原子の濃度とＰ原子の濃度の合計が０．３％以上であり；かつ
・Ｓｉ原子の濃度が１．０％以下であり、
前記部材の表面から深さ１μｍまでの領域をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）測定することにより得られるＳｉ原子の濃度が１．０％以下である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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