CN116635188A - 无机构件以及无机构件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无机构件以及无机构件的制造方法，能够通过简便的方法在无机构件的表面形成微小凹凸，通过控制该凹凸的形状，从而不形成(成膜)有机氟系的覆膜，就能够实现耐久性优异的对于水的低润湿性。在主面(1a，表面)的至少一部分具有微小凹凸(2)，该微小凹凸(2)的偏度Ssk为‑0.1以下。另外，上述微小凹凸(2)通过执行湿式喷砂处理从而形成。
Description
技术领域
本发明涉及无机构件以及无机构件的制造方法。
背景技术
例如，在机动车、铁道车辆、船舶以及航空器等中，通过实现对于水的润湿性较低(即，难以润湿)的窗面板，从而能够省略刮水器等机构，通过部件数量的减少以及制造工序的缩短等从而能够期待制造成本的减少，因此作为该窗面板的构件，对于水的润湿性更低的无机构件的期望近年来越发提高。
另外，在用于眼用透镜、拍摄装置的透镜的无机构件中，用于实现对于水的润湿性更低的无机构件的研究也比以往有所进展。
另外，作为控制某固体的表面的润湿性的方法，例如，一般来说进行通过在固体的表面形成(成膜)覆膜等或者在固体的表面形成凹凸从而使该表面的表面能可变的方法。
这里，在固体的表面形成有凹凸的情况下，根据该固体的性质为亲水性或者疏水性中的哪一个，该表面的对于水的润湿性的倾向大不相同。
即，通过Wenzel的模型证明了：在亲水性的固体的情况下，通过在固体的表面形成凹凸从而亲水性更加提高，该表面的对于水的润湿性越发提高(即容易润湿)，另一方面，在疏水性的固体的情况下，通过在固体的表面形成凹凸从而疏水性更加提高，该表面的对于水的润湿性越发降低(即，难以润湿)。
因而，当无机构件的表面为亲水性，且在其表面形成凹凸时，亲水性更加提高，该表面的对于水的润湿性越发提高(容易润湿)。
由此，作为用于实现对于水的润湿性更低(难以润湿)的无机构件的表面的技术，例如，由专利文献1公开有在无机构件的表面形成(成膜)由有机氟化合物等构成的覆膜的技术。
然而，这种在无机构件的表面形成(成膜)的覆膜厚度极薄，由于剐蹭等摩擦而该覆膜会磨损或剥离，因此难以长时间维持对于水的低润湿性。
因此，作为不形成(成膜)上述那样的覆膜而是通过形成微小凹凸从而用于实现对于水的润湿性更低的(难以润湿)无机构件的表面的技术，例如由专利文献2公开有在无机构件的表面形成由高纵横比构成的纳米柱构造的凹凸的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-330363号公报
专利文献2：国际公开第2020/045668号
发明内容
发明要解决的课题
然而，即使是所述专利文献2中的由高纵横比构成的纳米柱构造，也有可能因剐蹭等摩擦而该损伤纳米柱构造，难以维持对于水的低润湿性。
另外，为了形成这种复杂且微小的纳米柱构造，需要经过多个工序，制造工序变得复杂，成为制造成本增加的因素。
本发明是鉴于当前的问题点而完成的，提供一种无机构件以及无机构件的制造方法，能够通过简便的方法在无机构件的表面形成微小凹凸，通过控制该凹凸的形状，从而不形成(成膜)有机氟系的覆膜，就能够实现耐久性优异的对于水的低润湿性。
用于解决课题的方案
本发明所要解决的课题如以上那样，接下来对用于解决该课题的方案进行说明。
即，本发明的无机构件的特征在于，所述无机构件在表面的至少一部分具有微小凹凸，该微小凹凸的偏度Ssk为-0.1以下。
若为由这种结构构成的无机构件，则形成于表面的微小凹凸刚性高且耐久性优异，并且例如能够通过喷丸等而简便地形成。
另外，与不具有微小凹凸的平滑平面相比，能够使附着于无机构件的表面的水滴的接触角增加，能够实现更低的对于水的润湿性。
另外，本发明的无机构件优选的是，由玻璃构成。
通过具有这种结构，能够得到透光性高且加工性优异的无机构件。
另外，本发明的无机构件优选的是，在所述微小凹凸中，粗糙度曲线要素的平均长度RSm为30nm以上且750nm以下。
通过具有这种结构，从而能够使无机构件的表面的微小凹凸的形成更简便，并且防止附着于无机构件的表面的水滴的接触角减小。
另外，本发明的无机构件优选的是，在所述微小凹凸中，粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)为0.02以上且1.00以下。
通过具有这种结构，从而能够使形成于无机构件的表面的微小凹凸的耐久性提高，并长时间防止附着于该表面的水滴的接触角减小。
另外，本发明的无机构件优选的是，在所述微小凹凸中，算术平均高度Sa为1nm以上且100nm以下。
通过具有这种结构，从而与不具有微小凹凸的平滑平面相比，能够更可靠地使附着于无机构件的表面的水滴的接触角增加，能够实现更低的对于水的润湿性。
另外，能够将由微小凹凸的凹凸形状带来的光的散射抑制为最小限度，能够更可靠地确保形成有该微小凹凸的无机构件的表面的透明性。
另外，本发明的无机构件优选的是，在所述微小凹凸中，最大高度Sz为30nm以上且500nm以下。
通过具有这种结构，从而与不具有微小凹凸的平滑平面相比，能够进一步可靠地使附着于无机构件的表面的水滴的接触角增加，能够实现更低的对于水的润湿性。
另外，能够进一步可靠地将由微小凹凸的凹凸形状带来的光的散射抑制为最小限度，能够更可靠地确保形成有该微小凹凸的无机构件的表面的透明性。
而且，本发明的无机构件也可以特征在于，所述无机构件在表面的至少一部分具有微小凹凸，该微小凹凸的粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)为0.03以上且1.00以下。
若为由这种结构构成的无机构件，则至少能够使形成于无机构件的表面的微小凹凸的耐久性提高，并长时间防止附着于该表面的水滴的接触角减小。
并且，本发明的无机构件的制造方法为制造上述中任一个无机构件的方法，其特征在于，对所述无机构件的表面的至少一部分执行湿式喷砂处理，从而形成所述微小凹凸。
根据由这种结构构成的制造方法，能够得到如下无机构件：在表面形成有微细凹凸，且与不具有该微小凹凸的平滑平面相比，附着于表面的水滴的接触角增加，实现了更低的对于水的润湿性。
发明效果
作为本发明的效果，起到以下所示那样的效果。
即，根据本发明的无机构件以及无机构件的制造方法，能够通过简便的方法在无机构件的表面形成微小凹凸，通过控制该凹凸的形状，从而不形成(成膜)有机氟系的覆膜，就能够实现耐久性优异的对于水的低润湿性。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的无机构件的结构的侧剖视图。
图2是用于说明在形成于无机构件的微小凹凸中表示表面粗糙度的各种参数的图，图2的(a)是用于说明偏度Ssk的图，图2的(b)是用于说明粗糙度曲线要素的平均高度Rc以及粗糙度曲线要素的平均长度RSm的图，图2的(c)是用于说明算术平均高度Sa以及最大高度Sz的图。
图3是示意性示出在形成于无机构件的微小凹凸附着有水滴的状态的放大侧剖视图。
具体实施方式
接下来，使用图1至图3对本发明的无机构件以及无机构件的制造方法的实施方式进行说明。
[无机构件1的结构]
首先，使用图1至图3对本实施方式的无机构件1的结构进行说明。
无机构件1例如由矩形平板状的构件构成，主要由玻璃、陶瓷、金属等构成。
在无机构件1由玻璃构成的情况下，作为玻璃构件的材质，可以举出碱石灰玻璃、无碱玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸玻璃、石英玻璃以及硫族化合物玻璃等。
另外，在无机构件1由陶瓷构成的情况下，作为陶瓷构件的材质，可以举出蓝宝石、尖晶石等。
而且，在无机构件1由金属构成的情况下，作为金属构件的材质，可以举出锗、硅等。
需要说明的是，无机构件1在透光性高且加工性优异的方面优选为由玻璃构成。
另外，关于无机构件1的形状，并不限定于本实施方式，例如，可以是由圆形或多边形的轮廓构成的平板状、使平板状的构件整体弯曲而得到的形状、球面、非球面的透镜形状等中的任一个。
而且，无机构件1优选为在从紫外区域至红外区域之间的至少一部分的波长区域中具有透光性。
如图1所示，在无机构件1中，在一方的表面(在本实施方式中为主面1a)形成有微小凹凸2。
微小凹凸2主要以使无机构件1的对于水的润湿性降低(即，难以润湿)为目的而被赋予至该无机构件1的表面。
因而，微小凹凸2根据最终的无机构件1的使用状态，形成于需要对于水的低润湿性的主面1a的至少一部分的区域即可，在本实施方式中形成于主面1a的整个面。
形成于无机构件1的主面1a的微小凹凸2由通过以下所示的各种表面参数(偏度Ssk、粗糙度曲线要素的平均长度RSm、粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)、算术平均高度Sa以及最大高度Sz)而设定的形状构成。
即，微小凹凸2设定成偏度Ssk为-0.1以下(Ssk≤-0.1)，粗糙度曲线要素的平均长度RSm为30nm以上且750nm以下(30nm≤RSm≤750nm)，粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)为0.02以上且1.00以下(0.02≤(Rc/RSm)≤1.00)，算术平均高度Sa为1nm以上且100nm以下(1nm≤Sa≤100nm)，且最大高度Sz为30nm以上且500nm以下(30nm≤Sz≤500nm)。
需要说明的是，关于微小凹凸2的结构，并不限定于本实施方式，若至少偏度Ssk为上述设定的范围内，其则他参数即粗糙度曲线要素的平均长度RSm、粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)、算术平均高度Sa和/或最大高度Sz可以为上述设定的范围外。
或者，关于微小凹凸2的结构，若至少粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)为上述设定的范围内，则其他参数即偏度Ssk、粗糙度曲线要素的平均长度RSm、算术平均高度Sa和/或最大高度Sz可以为上述设定的范围外。
“偏度Ssk”是由ISO25178规定的参数，且表示构成无机构件1的主面1a的凹凸形状的以平均面(图2的(a)中的双点划线)为中心时的峰部与谷部的对称性。
具体而言，如图2的(a)所示，在偏度Ssk为负的值的情况下(Ssk<0)，构成表面的微小凹凸2的高度分布的直方图成为相对于平均面偏向上侧的形状。
另一方面，在偏度Ssk为正的值的情况下(Ssk＞0)，构成表面的微小凹凸2的高度分布的直方图成为相对于平均面偏向下侧的形状。
并且，在偏度Ssk为0(严格来说，近似0的值)的情况下(Ssk＝0)，构成表面的微小凹凸2的高度分布的直方图成为相对于平均面呈对称分布的形状。
在本实施方式中，如上述那样，由赋予如下微小凹凸2(参照图3)的结构构成：微小凹凸2的偏度Ssk为-0.1以下，在无机构件1的主面1a，在多个峰部Xa、Xa…之间分别设置有多个间隔比该峰部Xa窄的谷部Ya、Ya…。
其结果是，如图3所示，在无机构件1的主面1a附着有水滴W的情况下，容易在被该水滴W封堵的多个凹部21、21…内产生空气层Q、Q…，水滴W的接触角θ增加，无机构件1的主面1a的对于水的润湿性变得更低(即，难以润湿)。
需要说明的是，在本实施方式中，将偏度Ssk的上限值设为-0.1，但优选为-0.2，更优选为-0.3。
另外，关于偏度Ssk的下限值，没有特别限定，但受到无机构件1的强度降低、形成微小凹凸2的方法(例如，后述的湿式喷砂处理)的技术因素限制，因此实质上为-10以上，但优选为-5以上，更优选为-3以上，进一步优选为-2以上，特别优选为-1.5以上。
“粗糙度曲线要素的平均长度RSm”是由JISB0601：2013规定的参数，且在构成粗糙度曲线2a的凹凸形状中表示彼此相邻的凹部与凸部的平均间距。
具体而言，如图2的(b)所示，粗糙度曲线2a由连续的多个轮廓曲线2a1、2a1…形成，各轮廓曲线2a1由彼此相邻的峰部Xb以及谷部Yb构成。
需要说明的是，上述的峰部Xb以及谷部Yb分别具有多个微细的凹凸，但这些微细的凹凸在不满足规定的阈值(例如峰部Xb(或者谷部Yb)的最高高度(或者最高深度)的10％)的情况下被视为噪声，作为峰部Xb或者谷部Yb的一部分而识别。
并且，粗糙度曲线要素的平均长度RSm由上述多个轮廓曲线2a1、2a1…的平均长度来表示(RSm＝(RSm1+RSm2+…RSmn)/n)。
在本实施方式中，如上述那样，微小凹凸2的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为30nm以上且750nm以下。
这里，粗糙度曲线要素的平均长度RSm的值越小则形成于无机构件1的主面1a的微小凹凸2的凹凸形状越密，因此是优选的，但受到形成微小凹凸2的方法(例如，后述的湿式喷砂处理)的技术因素限制，实质上成为上述的下限值即30nm。
需要说明的是，在本实施方式中，将粗糙度曲线要素的平均长度RSm的下限值设为30nm，但优选为60nm，更优选为90nm，进一步优选为120nm，特别优选为150nm。
另外，在本实施方式中，将粗糙度曲线要素的平均长度RSm的上限值设为750nm，但优选为700nm，更优选为600nm，进一步优选为500nm，特别优选为400nm。
需要说明的是，在粗糙度曲线要素的平均长度RSm超过上限值即750nm的情况下，液体容易侵入微小凹凸2的凹部21(参照图3)内。
其结果是，在图3中，在无机构件1的主面1a附着有水滴W的情况下，难以在被该水滴W封堵的多个凹部21、21…内保持空气层Q、Q…，水滴W的接触角θ减小，无机构件1的主面1a的对于水的润湿性变得更高(即，容易润湿)，因此不优选。
“粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)”的意思是指微小凹凸2的假想的纵横比。
另外，上述“粗糙度曲线要素的平均高度Rc”是由JISB0601：2013规定的参数，且在构成粗糙度曲线2a的凹凸形状中表示彼此相邻的凹部的下端与凸部的上端的平均分离距离。
具体而言，如图2的(b)所示，要素的平均高度Rc由上述的各轮廓曲线2a1中的谷部Yb的下端P1与峰部Xb的上端P2的分离距离的平均值表示(Rc＝(Rc1+Rc2+…Rcn)/n)。
在本实施方式中，如上述那样，微小凹凸2的粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)为0.02以上且1.00以下。
这里，上述比(Rc/RSm)的值越大则越优选，在本实施方式中将其下限值设为0.02，但优选为0.03，更优选为0.05，进一步优选为0.07，特别优选为0.09。
在上述比(Rc/RSm)的值不满足下限值即0.02的情况下，液体容易侵入微小凹凸2的凹部21(参照图3)内。
其结果是，与上述的要素的平均长度RSm超过上限值即750nm的情况相同，无机构件1的主面1a的对于水的润湿性变得更高(即，容易润湿)，因此不优选。
另一方面，在上述比(Rc/RSm)的值超过上限值即1.00的情况下，容易产生由微小凹凸2的凹凸形状带来的光的散射，不仅有损无机构件1的主面1a的透明性，而且还容易受到由磨损等带来的损伤，微小凹凸2的耐久性降低，因此不优选。
需要说明的是，在本实施方式中，将上述比(Rc/RSm)的值的上限值设为1.00，但优选为0.50，更优选为0.30，进一步优选为0.20，特别优选为0.18。
“算术平均高度Sa”是由ISO25178规定的参数，且是将作为线的粗糙度曲线2a的要素扩张为面而得到的参数。
具体而言，如图2的(c)所示，算术平均高度Sa表示构成微小凹凸2的凹凸形状的各点相对于无机构件1的主面1a的平均面Z的分离距离(例如，到峰部Xc的顶点的高度Xh以及到谷部Yc的顶点的深度Yh)的绝对值的平均(Sa＝((Xh1+Xh2+…+Xhn)+(-1)(Yh1+Yh2+…+Yhn))/2n)。
这里，在图3中，当算术平均高度Sa的值过小时，在无机构件1的主面1a附着有水滴W的情况下，难以在被该水滴W封堵的多个凹部21、21…内保持空气层Q、Q…，水滴W的接触角θ减小，无机构件1的主面1a的对于水的润湿性变得更高(即，容易润湿)，因此不优选。
另一方面，当算术平均高度Sa的值过大时，容易产生由微小凹凸2的凹凸形状带来的光的散射，有损无机构件1的主面1a的透明性，因此不优选。
由此，在本实施方式中，如上述那样，微小凹凸2的算术平均高度Sa成为1nm以上且100nm以下。
需要说明的是，关于算术平均高度Sa的下限值，设为1nm，但优选为2nm，更优选为3nm，进一步优选为4nm，特别优选为5nm。
另外，关于算术平均高度Sa的上限值，设为100nm，但优选为80nm，更优选为60nm，进一步优选为40nm，特别优选为30nm。
“最大高度Sz”与上述的算术平均高度Sa相同，是由ISO25178规定的参数，且是将作为线的粗糙度曲线2a的要素扩张为面而得到的参数。
具体而言，如图2的(c)所示，最大高度Sz表示构成微小凹凸2的凹凸形状的各点相对于无机构件1的主面1a的平均面Z的最大分离距离(例如到最大峰部Xc(MAX)的顶点的高度Xh(MAX)以及到谷部Yc(MAX)的顶点的深度Yh(MAX))的绝对值之和(Sz＝(Xh(MAX)+(-1)(Yh(MAX))。
这里，在图3中，当最大高度Sz的值过小时，在无机构件1的主面1a附着有水滴W的情况下，难以在被该水滴W封堵的多个凹部21、21…内保持空气层Q、Q…，水滴W的接触角θ减小，无机构件1的主面1a的对于水的润湿性变得更高(即，容易润湿)，因此不优选。
另一方面，当最大高度Sz的值过大时，容易产生由微小凹凸2的凹凸形状带来的光的散射，不仅有损无机构件1的主面1a的透明性，而且还容易受到由磨损等带来的损伤，微小凹凸2的耐久性降低，因此不优选。
由此，在本实施方式中，如上述那样，微小凹凸2中的最大高度Sz为30nm以上且500nm以下。
需要说明的是，关于最大高度Sz的下限值，设为30nm，但优选为40nm，更优选为50nm，进一步优选为80nm，特别优选为110nm。
另外，关于最大高度Sz的上限值，设为500nm，但优选为450nm，更优选为400nm，进一步优选为350nm，特别优选为330nm。
另外，形成有微小凹凸2的无机构件1的主面1a的接触角θ优选为60°以上，更优选为70°以上，进一步优选为75°以上，特别优选为80°以上。
需要说明的是，接触角θ的上限值没有特别限定，例如能够设为180°。
能够在形成有由以上那样的形状构成的微小凹凸2的无机构件1的主面1a以进一步降低对于水的润湿性(即，难以润湿)为目的而形成(成膜)使该主面1a的表面能降低的疏水性膜。
上述疏水性膜能够使含有烷基、氟代烷基的硅烷化合物等与无机构件1的表面(主面1a)结合而形成(成膜)。
需要说明的是，在无机构件1的主面1a形成(成膜)疏水性膜的情况下，以形成后的疏水性膜的表面的凹凸形状成为通过上述的各种参数(偏度Ssk、粗糙度曲线要素的平均长度RSm、粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)、算术平均高度Sa以及最大高度Sz)而设定的形状的方式预先在该主面1a形成微小凹凸(由与上述微小凹凸2近似的形状构成的微小凹凸)。
也可以在无机构件1设置防反射膜、反射膜、半反射膜等。
防反射膜例如使用折射率比玻璃基板低的低折射率膜、折射率相对较低的低折射率层与折射率相对较高的高折射率层交替地层叠而得到的电介质多层膜。
反射膜、半反射膜例如使用折射率相对较低的低折射率层与折射率相对较高的高折射率层交替地层叠而得到的电介质多层膜。
防反射膜、反射膜、半反射膜例如能够通过溅射法、CVD法等形成。
[无机构件1的制造方法]
接下来，使用图1来对无机构件1的制造方法进行说明。
形成于无机构件1的表面(主面1a)的至少一部分的微小凹凸2通过对该主面1a实施湿式喷砂处理等而形成。
湿式喷砂处理是如下处理：通过使用压缩空气将对由氧化铝等固体粒子构成的磨粒以及水等液体均匀地搅拌并制成浆料而得到的材料从喷射喷嘴向由无机构件1构成的工件以高速进行喷射，从而在该工件形成微细的凹凸。
在湿式喷砂处理中，在高速喷射的浆料碰撞到工件时浆料内的磨粒对工件的表面进行磨削、击打、剐蹭，从而在工件的表面形成微细的凹凸。
在该情况下，利用喷射到工件的液体冲洗喷射到工件的磨粒、由磨粒磨削出的工件的碎片，因此残留在工件的粒子变少。
通过湿式喷砂处理而形成于工件(无机构件1)的主面1a的微小凹凸2的表面粗糙度(偏度Ssk、粗糙度曲线要素的平均长度RSm、粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)、算术平均高度Sa以及最大高度Sz)主要能够通过浆料所含的磨粒的粒度分布、将浆料向工件喷射时的喷射压力以及喷嘴的移动中的处理速度来调整。
在湿式喷砂处理中，在将浆料喷射到工件的情况下，由于液体将磨粒运送到工件，因此与干式喷砂处理相比能够使用微细的磨粒，并且磨粒与工件碰撞时的冲击小，能够进行精密的加工。
如此，通过对工件(无机构件1)实施湿式喷砂处理，从而容易在无机构件1的主面1a形成适当大小的凹凸形状，能够不损害无机构件1的透明度地，使附着于该主面1a的水滴W的接触角θ增加，使无机构件1的主面1a的对于水的润湿性更低(即，难以润湿)。
需要说明的是，在干式喷砂处理中，由于喷射的磨粒碰撞到工件时的摩擦，而在工件产生加工热，但在湿式喷砂处理中，在处理中液体始终冷却工件的表面，因此工件不会因喷砂处理而被加热。
另外，也能够通过实施干式喷砂处理而在无机构件1的主面1a形成微小凹凸2，但在干式喷砂处理中，磨粒与无机构件1的主面1a碰撞时的冲击过大，形成有微小凹凸2的主面1a的表面粗糙度容易变大，容易损害无机构件1的透明度。
另外，为了无机构件1的主面1a的微小凹凸2的形成，除了湿式喷砂处理以外，还能够使用化学蚀刻处理、溶胶凝胶法、纳米压印法等。
这里，化学蚀刻处理是如下处理：利用氟化氢(HF)气体、氢氟酸、盐酸、硫酸等酸、氢氧化钠等碱水溶液等对无机构件1的主面1a进行化学蚀刻。
实施例
接下来，使用实施例以及比较例对本发明的形成有微小凹凸的无机构件详细地进行说明。
需要说明的是，本发明的无机构件的结构并不限定于以下所示的实施例。
[试样的制作]
首先，作为本发明的无机构件的实施例，分别制作了试样1～14以及20～22，作为相对于这些实施例的比较例，分别制作了试样15～19。
需要说明的是，关于这些试样1、2、7～15、18～20的材质，将由厚度为0.5mm的矩形板状构成的无碱玻璃(日本电气硝子公司制，产品名：OA-10G)用作“玻璃1”。
另外，关于试样3、4、16、21、22的材质，将由厚度为0.5mm的矩形板状构成的铝硅酸盐玻璃(日本电气硝子公司制，产品名：T2X一1)用作“玻璃2”。
而且，关于试样5、6、17的材质，将由厚度为0.5mm的矩形板状构成的硼硅酸玻璃(日本电气硝子公司制，产品名：BDA)用作“玻璃3”。
通过对成为实施例的试样1～14、20～22的无机构件实施湿式喷砂处理，从而在一方的主面形成了微小凹凸。
具体而言，实施了如下湿式喷砂：作为研磨剂而将由氧化铝(Al2O3)构成的磨粒以及水均匀地搅拌而调制浆料，以规定的处理速度使喷嘴相对于各无机构件的一方的主面的整体一边移动一边进行扫描，使用规定的处理压力的空气从该喷嘴喷射已调制的浆料。
这里，对试样1～12、20的无机构件使用#8000的多边形形状的磨粒，对试样13、14、21的无机构件使用#4000的多边形形状的磨粒，对试样22的无机构件使用#2000的多边形形状的磨粒。
另外，关于喷嘴的上述空气的处理压力，对试样1～6的无机构件设定为0.22MPa，对试样7、8的无机构件设定为0.15MPa，对试样9～12的无机构件设定为0.13MPa，对试样13的无机构件设定为0.10MPa，对试样14的无机构件设定为0.20MPa，对试样20的无机构件设定为0.30MPa，对试样21、22的无机构件设定为0.25MPa。
而且，关于喷嘴的移动中的上述处理速度，对试样1、3、5、7、10、20的无机构件设定为10mm/s，对试样2、4、6、8、11、13、14、21、22的无机构件设定为5mm/s，对试样9的无机构件设定为20mm/s，对试样12的无机构件设定为1mm/s。
对于成为比较例的试样15～17的无机构件，未对一方的主面实施处理。
即，试样15～17的无机构件未使用研磨剂而为未处理。
对成为比较例的试样18的无机构件，通过实施基于氢氟酸的湿式蚀刻处理，而在一方的主面形成了微小凹凸。
具体而言，在调整成5wt％浓度的氢氟酸溶液(30℃)中将无机构件的一方的主面浸渍2000秒的时间，从而形成了微小凹凸。
对成为比较例的试样19的无机构件，通过利用溶胶凝胶法实施硅涂布，从而在一方的主面形成了微小凹凸。
具体而言，将包含硅成分的液体喷射从而进行涂敷，使涂敷了的包含硅成分的液体干燥，从而在该主面形成了由硅涂布膜构成的微小凹凸。
关于针对以上所示的试样1～19的无机构件的材质、形成微小凹凸时的凹凸形成方法以及实施湿式喷砂处理时的研磨剂(磨粒)，处理空气压以及处理速度的条件，由表1来记载。
[表1]
[接触角θ的测定]
接下来，为了确认试样1～22的无机构件的对于水的润湿性，对形成有微小凹凸的各个主面的接触角θ进行了测定。
关于接触角θ的测定方法，基于JISR3257：1999的静滴法(所谓θ/2近似法)来实施，在将形成有微小凹凸的主面朝向上方的状态下，在水平载置的各个无机构件滴下了大致2μL的纯水之后，利用数码显微镜(基恩士公司制，产品名VHX-500F)从正侧方对水滴进行拍摄，对接触角θ进行了测定。
具体而言，如图3所示，基于拍摄到的水滴W的图像数据，计算出将该水滴W的端点W1与顶点W2连结的假想直线L1和无机构件1的主面1a上的假想水平直线L2所成的角(θ/2)，并基于以下的数学式1，导出了接触角θ。
θ＝2tan-1(h/r) (数学式1)
h：顶点W2的高度
r：水滴W的底面的半径
[表面粗糙度的测定]
接下来，对试样1～22的无机构件的主面的表面粗糙度进行了测定。
关于试样1～14、20～22对实施了湿式喷砂处理的主面进行表面粗糙度的测定，关于试样15～17对一方的主面进行表面粗糙度的测定，关于试样18对实施了基于氢氟酸的湿式蚀刻处理的主面进行表面粗糙度的测定，关于试样19对设置有硅涂布膜的主面进行表面粗糙度的测定。
测定出的表面粗糙度的参数是所形成的微小凹凸的偏度Ssk、粗糙度曲线要素的平均长度RSm、粗糙度曲线要素的平均高度Rc、算术平均高度Sa以及最大高度Sz，这些测定使用了原子力显微镜(AFM)来进行。需要说明的是，关于试样19，使用激光显微镜进行了测定。
另外，基于上述测定值，导出了粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)。
需要说明的是，在测定中使用的原子力显微镜(AFM)为Bruker公司制的原子力显微镜(商品名(SPM unit)：Dimension Icon，商品名(Controller unit)：Nano Scope V)，并基于JISB0601：2013以及ISO25178而实施了测定。
另外，作为测定条件，使用敲击(tapping)模式，对测定区域5×5μm的区域以扫描速率成为1Hz且取得数据数成为512×512的方式实施。
另外，在测定中使用的激光显微镜为基恩士公司制的激光显微镜(商品名：VK-X250)，并基于JISB0601：2013以及ISO25178实施了测定。
另外，作为测定条件，高频滤波器λc的截止值λc设定为50μm，低频滤波器λs的截止值λs设定为0.5μm，对测定区域约287×215μm的区域以取得数据数成为2048×1536像素的方式实施。
[接触角θ以及表面粗糙度的测定结果]
说明对试样1～22进行的接触角θ以及表面粗糙度的测定结果。
关于接触角θ，成为以下所示的表2的测定结果，关于表面粗糙度，成为以下所示的表2、3的测定结果。
[表2]
[表3]
如表2所示，在实施例即试样1～14、20～22的无机构件中，形成有微小凹凸主面的接触角θ为81°～96°这样高，成为表示对于水的润湿性较低(即，难以润湿)的良好结果。
另一方面，在比较例即试样15～19的无机构件中，一方的主面(在试样18中为实施了基于氢氟酸的湿式蚀刻处理的主面，在试样19中为设置有硅涂布膜的主面)的接触角θ成为14°～50°这样与上述的实施例相比相当低的值，成为表示对于水的润湿性较高的(即，容易润湿)的不良结果。
根据以上的结果，对关于试样1～22的无机构件的表面粗糙度的测定结果进行考察。
偏度Ssk在实施例即试样1～14、20～22的无机构件中为-1.9～-0.4的范围内的值。
另一方面，在未处理的比较例即试样15～17、实施了基于氢氟酸的湿式蚀刻处理的试样18以及设置有硅涂布膜的试样19的无机构件中，偏度Ssk为0～1.0的范围内的值这样0或者正的值。
另外，粗糙度曲线要素的平均长度RSm在实施例即试样1～14、20～22的无机构件中为158.4nm～582.5nm的范围内的值，并处于随着实施湿式喷砂处理时的空气的处理压力变高或随着喷嘴的处理速度变慢而该平均长度RSm的值也变大的倾向。
另一方面，在实施了基于氢氟酸的湿式蚀刻处理的试样18以及设置有硅涂布膜的试样19的无机构件中，粗糙度曲线的要素的平均长度RSm分别为1057.5nm、11080nm这样与上述的实施例相比相当大的值。
而且，粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)在实施例即试样1～14、20～22的无机构件中为0.05～0.16的范围内的值，并处于随着实施湿式喷砂处理时的空气的处理压力变高或喷嘴的处理速度变慢而该比(Rc/RSm)的值也变大的倾向。
另一方面，在实施了基于氢氟酸的湿式蚀刻处理的试样18的无机构件中，粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)为0.01这样与上述的实施例相比较小的值。
另外，在设置有硅涂布膜的试样19的无机构件中，也是粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)为0.02这样与上述的实施例相比较小的值。
并且，如表3所示，算术平均高度Sa在实施例即试样1～14、20～22的无机构件中为3.9nm～42.3nm的范围内的值，并处于随着实施湿式喷砂处理时的空气的处理压力变高或喷嘴的处理速度变慢而该算术平均高度Sa的值也变大的倾向。
另一方面，在未处理的比较例即试样15～17以及实施了基于氢氟酸的湿式蚀刻处理的试样18的无机构件中，算术平均高度Sa为0.2nm～3.6nm的范围内的值这样与上述的实施例相比较小的值。
另外，在设置有硅涂布膜的试样19的无机构件中，算术平均高度Sa为120nm这样与上述的实施例相比相当大的值。
另外，最大高度Sz在实施例即试样1～14、20～22的无机构件中为117～371nm的范围内的值，并处于随着实施湿式喷砂处理时的空气的处理压力变高而该最大高度Sz的值也变大的倾向。
另一方面，在未处理的比较例即试样15～17以及实施了基于氢氟酸的湿式蚀刻处理的试样18的无机构件中，最大高度Sz为2nm～42nm的范围内的值这样与上述的实施例相比相当小的值。
另外，在设置有硅涂布膜的试样19的无机构件中，最大高度Sz为2080nm这样与上述的实施例相比相当大的值。
[效果]
如以上那样，本实施方式的无机构件1的特征在于，在主面1a(表面)的至少一部分具有微小凹凸2，该微小凹凸2的偏度Ssk为-0.1以下。
如此，在本实施方式中，所形成的微小凹凸2的偏度Ssk为负的值，该微小凹凸2如图2的(a)所示那样由在各峰部Xa1之间存在与该峰部Xa相比间隔较窄的谷部Ya、Ya…的凹凸形状构成，因此刚性高且耐久性优异，并且例如能够利用喷丸等使粒体与无机构件1的主面(表面)1a碰撞，而简便形成。
另外，如图3所示，在形成有微小凹凸2的无机构件1的主面(表面)1a中，在该微小凹凸2的凹部21保持空气层Q，因此与不具有微小凹凸2的平滑平面相比，能够使附着于该主面(表面)1a的水滴W的接触角θ增加，能够实现更低的对于水的润湿性。
另外，本实施方式的无机构件1优选的是，由玻璃构成。
通过具有这种构成，从而能够得到透光性高且加工性优异的无机构件1。
另外，本实施方式的无机构件1优选的是，在微小凹凸2中，粗糙度曲线要素的平均长度RSm为30nm以上且750nm以下。
如此，通过将粗糙度曲线要素的平均长度RSm的范围如上述那样设定，从而能够使微小凹凸2的形成更简便，并且能够防止附着于无机构件1的主面(表面)1a的水滴W进入微小凹凸2的凹部21而使接触角θ减小的情况。
另外，本实施方式的无机构件1优选的是，在微小凹凸2中，粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)为0.02以上且1.00以下。
如此，通过将微小凹凸2的假想的纵横比即粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)的范围如上述那样设定，从而该微小凹凸2的凹凸形状中的凸部的高度被抑制，能够抑制由磨损等带来的损伤，微小凹凸2的耐久性提高，能够长时间防止附着于无机构件1的主面(表面)1a的水滴W的接触角减小。
另外，本实施方式的无机构件1优选的是，在微小凹凸2中，算术平均高度Sa为1nm以上且100nm以下。
如此，通过将算术平均高度Sa的范围如上述那样设定，从而能够在微小凹凸2的凹部21中更有效地保持空气层Q，与不具有微小凹凸2的平滑平面相比，能够更可靠地使附着于无机构件1的主面(表面)1a的水滴W的接触角θ增加，能够实现更低的对于水的润湿性。
另外，能够将由微小凹凸2的凹凸形状带来的光的散射抑制为最小限度，能够更可靠地确保形成有该微小凹凸2的无机构件1的主面(表面)1a的透明性。
另外，本实施方式的无机构件1优选的是，在微小凹凸2中，最大高度Sz为30nm以上且500nm以下。
如此，通过将最大高度Sz的范围如上述那样设定，从而能够在微小凹凸2的凹部21中进一步有效地保持空气层Q，与不具有微小凹凸2的平滑平面相比，能够更可靠地使附着于无机构件1的主面(表面)1a的水滴W的接触角θ增加，实现更低的对于水的润湿性。
另外，能够进一步可靠地将由微小凹凸2的凹凸形状带来的光的散射抑制为最小限度，能够更可靠地确保形成有该微小凹凸2的无机构件1的主面(表面)1a的透明性。
而且，本实施方式的无机构件1也可以是特征在于，在主面1a(表面)的至少一部分具有微小凹凸2，且不具有上述那样的特征，而是至少该微小凹凸2的粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)为0.02以上且1.00以下。
若是由这种结构构成的无机构件1，则至少形成于无机构件1的主面1a(表面)的微小凹凸2的耐久性提高，能够长时间防止附着于该主面1a的水滴W的接触角减小。
并且，本实施方式的无机构件1的制造方法是制造上述中任一个无机构件1的方法，其特征在于，对无机构件1的主面(表面)1a的至少一部分执行湿式喷砂处理，从而形成微小凹凸2。
根据由这种结构构成的制造方法，能够得到在主面(表面)1a形成有微细凹凸2且与不具有该微小凹凸2的平滑平面相比附着于无机构件1的主面(表面)1a的水滴W的接触角θ增加且实现了更低的对于水的润湿性的无机构件1。
工业实用性
本发明的无机构件以及无机构件的制造方法例如能够在机动车、铁道车辆、船舶以及航空器等的窗面板、眼用透镜以及拍摄装置的透镜等领域中作为对于水的润湿性更低的无机构件而利用。
附图标记说明
1 无机构件
1a 主面(表面)
2 微小凹凸
2a 粗糙度曲线
RSm 粗糙度曲线要素的平均长度
Rc 粗糙度曲线要素的平均高度
Sa 算术平均高度
Ssk 偏度
Sz 最大高度。
Claims (8)
1.一种无机构件，其特征在于，
所述无机构件在表面的至少一部分具有微小凹凸，
该微小凹凸的偏度Ssk为-0.1以下。
2.根据权利要求1所述的无机构件，其特征在于，
所述无机构件由玻璃构成。
3.根据权利要求1或2所述的无机构件，其特征在于，
在所述微小凹凸中，粗糙度曲线要素的平均长度RSm为30nm以上且750nm以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的无机构件，其特征在于，
在所述微小凹凸中，粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)为0.02以上且1.00以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的无机构件，其特征在于，
在所述微小凹凸中，算术平均高度Sa为1nm以上且100nm以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的无机构件，其特征在于，
在所述微小凹凸中，最大高度Sz为30nm以上且500nm以下。
7.一种无机构件，其特征在于，
所述无机构件在表面的至少一部分具有微小凹凸，
该微小凹凸的粗糙度曲线要素的平均高度Rc与粗糙度曲线要素的平均长度RSm之比(Rc/RSm)为0.03以上且1.00以下。
8.一种无机构件的制造方法，为制造权利要求1～7中任一项所述的无机构件的方法，其特征在于，
对所述无机构件的表面的至少一部分执行湿式喷砂处理，从而形成所述微小凹凸。
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