JP2001261376A - Anti-fogging film, and substrate with anti-fogging film - Google Patents

Anti-fogging film, and substrate with anti-fogging film

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JP2001261376A
JP2001261376A JP2000076841A JP2000076841A JP2001261376A JP 2001261376 A JP2001261376 A JP 2001261376A JP 2000076841 A JP2000076841 A JP 2000076841A JP 2000076841 A JP2000076841 A JP 2000076841A JP 2001261376 A JP2001261376 A JP 2001261376A
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composite
antifogging
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Shinji Kondo
新二 近藤
Takashige Yoneda
貴重 米田
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an anti-fogging film having a high film strength and excellent adhesivity to a substrate. SOLUTION: This anti-fogging film is formed by removing one-dimensionally grown columnar phases 2 from a composite film 4 consisting of a great number of the columnar phases 2 and a matrix phase 3 surrounding the columnar phases on a substrate 1 and has a great number of one-dimensionally penetrated pores enclosed by walls continuous from one surface of the film to the other surface and <=30 deg. contact angle to water.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一次元的に貫通す
る気孔(以下、一次元貫通気孔ともいう)を持つ防曇膜
に関する。詳しくは、窓ガラス、鏡または光学レンズ表
面等の曇り防止用防曇膜として好適に利用でき、高耐久
性を有する防曇膜に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antifogging film having one-dimensionally penetrating pores (hereinafter, also referred to as one-dimensionally penetrating pores). More specifically, the present invention relates to a highly durable anti-fogging film which can be suitably used as a fogging preventing film on a window glass, a mirror or an optical lens surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】浴室や洗面台の鏡は水蒸気を多量に含む
空気に触れると、表面に光の波長程度かそれ以上の大き
さの水滴が付着し、その水滴によって光が乱反射され曇
を生じる。また、外気で冷やされた建築物の窓ガラス内
面、自動車などの風防ガラス内面または眼鏡の表面に、
光の波長程度かそれ以上の大きさの水滴が付着し、その
水滴によって光が散乱されると曇を生じる。これらは、
本来透明であるべきガラス表面に微小な水滴が付着する
ことによる。
2. Description of the Related Art When a mirror in a bathroom or a basin comes into contact with air containing a large amount of water vapor, water droplets having a size of about the wavelength of light or more adhere to the surface, and the water droplets reflect light irregularly, causing clouding. . In addition, on the inner surface of the window glass of a building cooled by outside air, the inner surface of a windshield of an automobile, or the surface of glasses,
Water droplets having a size on the order of the wavelength of light or more adhere thereto, and when light is scattered by the water droplets, clouding occurs. They are,
This is because minute water droplets adhere to the glass surface, which should be transparent.

【0003】この問題の根本的な原因は、鏡や窓に使わ
れるガラスの表面が親水性と疎水性の中間の性質(純水
の接触角で50〜90°程度)を示し、液滴が半球状に
ガラス表面に付着することに起因する。このような問題
は、ガラスのみならず水に対する濡れ性がガラスと同等
である金属、セラミックスまたはある種のプラスチック
スでも同様に起こりうる。
[0003] The root cause of this problem is that the surface of glass used for mirrors and windows exhibits a property intermediate between hydrophilicity and hydrophobicity (a contact angle of pure water of about 50 to 90 °), and droplets are formed. This is due to the hemispherical attachment to the glass surface. Such a problem can occur not only with glass but also with metals, ceramics, or certain plastics having the same wettability to water as glass.

【0004】このように表面が微小な液滴の付着によっ
て曇る問題を解決するために、ガラスやプラスチックス
の表面に親水性の膜を形成し、水滴が付着しても半球状
にならないようにすることで防曇性を発現させる方法な
どが提案されてきた。具体的には、A)ジメチルアルキ
ルアンモニウムクロリドなどの有機カチオン界面活性剤
でガラスやプラスチックスの表面を親水化処理する方
法、B)界面活性剤や酸化チタンを練り込んだ透明樹脂
フィルムをガラスやプラスチックスの表面に貼り付ける
方法などが提案されてきた。
In order to solve the problem that the surface is fogged by the attachment of minute droplets, a hydrophilic film is formed on the surface of glass or plastics so that the surface does not become hemispherical even if water droplets adhere. A method of expressing anti-fogging property by doing so has been proposed. Specifically, A) a method of hydrophilizing the surface of glass or plastics with an organic cationic surfactant such as dimethylalkylammonium chloride, B) a transparent resin film into which a surfactant or titanium oxide is kneaded is made of glass or plastic. A method of attaching to the surface of plastics has been proposed.

【0005】また、C)ガラスやプラスチックスなどの
表面に多孔質の無機膜(アルミナやアルミナ−シリカ系
など)を形成し、表面の凹凸によって親水性の向上を図
る方法などが試みられてきた。
Further, C) a method of forming a porous inorganic film (alumina or alumina-silica based) on the surface of glass or plastics, etc. to improve the hydrophilicity by unevenness of the surface has been attempted. .

【0006】しかし、A)の方法においては、界面活性
剤の付着力が弱いため、窓ガラスや自動車の風防ガラス
に用いた場合、すぐに界面活性剤成分が脱離して親水効
果および防曇効果がなくなる問題があった。また、B)
の方法では、界面活性剤成分が透明樹脂フィルムから溶
出して親水効果が低減したり、透明樹脂フィルムが太陽
光で劣化し透明性を失う問題があった。
[0006] However, in the method A), since the surfactant has a weak adhesive force, when used for a window glass or a windshield of an automobile, the surfactant component is immediately desorbed and the hydrophilic effect and the anti-fog effect are obtained. There was a problem that disappeared. B)
In the method (1), there is a problem that the surfactant component is eluted from the transparent resin film to reduce the hydrophilic effect, and the transparent resin film is deteriorated by sunlight and loses transparency.

【0007】C)の方法は、上記有機膜を用いる方法に
比べてある程度耐久性の向上が期待できる。しかし、こ
のような膜では、防曇効果を上げるため膜の気孔率を増
加させると、膜そのものの強度、および、膜と基板との
密着強度が低くなる、特性上相矛盾する問題が生じる場
合が多かった。
The method C) can be expected to have some improvement in durability as compared with the method using the organic film. However, in such a film, when the porosity of the film is increased to increase the anti-fogging effect, the strength of the film itself, and the adhesion strength between the film and the substrate are reduced, causing a problem inconsistent in characteristics. There were many.

【0008】また、通常、多孔質無機膜を形成する場
合、シリカやアルミナなどの微粉末を含むセラミックス
ラリーを調整し、スラリーをディップ法やドクターブレ
ード法などでガラスやプラスチックスの表面に塗布した
後に加熱、乾燥または焼結する方法が用いられるが、こ
の方法で作られる膜では、膜中に含まれる気孔の気孔径
を揃えるのが難しく、数十μmの孔が必ず存在するのが
通例である。このように大きな孔が膜表面に存在する
と、この孔に空気中に浮遊するタバコのヤニや各種粉塵
などの微粒子がはまりこみ簡単な洗浄ではこれらを取り
除くことが困難になる問題があった。
In general, when a porous inorganic film is formed, a ceramic slurry containing fine powder such as silica or alumina is prepared, and the slurry is applied to the surface of glass or plastics by a dip method or a doctor blade method. A method of heating, drying or sintering is used later, but it is difficult to make the pore diameter of the pores contained in the film uniform in the film formed by this method, and usually a hole of several tens of μm always exists. is there. If such a large hole is present on the membrane surface, there is a problem that fine particles such as tobacco tar and various dusts floating in the air are stuck in the hole and it is difficult to remove them by simple washing.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有する前述の欠点を解消し、膜の強度が高く、基体との
密着性にも優れる防曇膜および防曇膜付き基体の提供を
目的とする。本発明はまた、汚れが落ちやすい前記防曇
膜および防曇膜付き基体の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned drawbacks of the prior art, and provides an antifogging film and a substrate with an antifogging film having high film strength and excellent adhesion to the substrate. Aim. Another object of the present invention is to provide the anti-fogging film and the substrate provided with the anti-fogging film, on which dirt is easily removed.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、基体上に一次
元的に成長した多数の柱状相と、それを取り囲むマトリ
ックス相とからなる複合膜中の、一次元的に成長した柱
状相を除去することにより形成された、膜の一方の表面
から他方の表面まで連続する壁で取り囲まれた一次元的
に貫通する多数の気孔を有する防曇膜であって、水に対
する接触角が30°以下であることを特徴とする防曇膜
を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a columnar phase, which has been grown one-dimensionally, in a composite film composed of a number of columnar phases grown one-dimensionally on a substrate and a matrix phase surrounding the columnar phase. An antifogging film formed by removing the film and having a large number of one-dimensionally penetrating pores surrounded by a continuous wall from one surface to the other surface of the film, and having a contact angle to water of 30 °. Provided is an anti-fogging film characterized by the following.

【0011】本発明においては、マトリックス相が防曇
膜を構成する材料となり、該マトリックス相は緻密質体
である。本発明の防曇膜は、二段階のプロセスで形成さ
れる。すなわち、第一段階では、一次元的に成長した多
数の柱状相と、それを取り囲むマトリックス相とからな
る複合膜を形成し、次に、第二段階で、その複合膜中の
一次元的に成長した柱状相をエッチングで除去し、マト
リックス相のみを残留させる。
In the present invention, the matrix phase is a material constituting the anti-fogging film, and the matrix phase is a dense body. The anti-fogging film of the present invention is formed by a two-stage process. That is, in the first stage, a composite film composed of a large number of one-dimensionally grown columnar phases and a matrix phase surrounding the columnar phase is formed, and then, in the second stage, one-dimensionally in the composite film is formed. The grown columnar phase is removed by etching, leaving only the matrix phase.

【0012】第一段階において複合膜を形成する方法と
しては、一次元的に成長した柱状相とそれを取り囲むマ
トリックス相とからなる複合膜を物理的成膜法により直
接形成する方法(以下、複合膜の第一形成方法ともい
う)と、まずアモルファス前駆体膜を基体上に形成し、
つぎに熱処理によって共晶反応を起こし、これにより一
次元的に成長した柱状相とそれを取り囲むマトリックス
相とからなる複合膜を形成する方法(以下、複合膜の第
二形成方法ともいう)、とが挙げられる。
As a method of forming a composite film in the first stage, a method of directly forming a composite film composed of a one-dimensionally grown columnar phase and a matrix phase surrounding the columnar phase by a physical film forming method (hereinafter, referred to as a composite film). First, an amorphous precursor film is formed on a substrate,
Next, a eutectic reaction is caused by heat treatment, thereby forming a composite film composed of a one-dimensionally grown columnar phase and a matrix phase surrounding the columnar phase (hereinafter, also referred to as a second composite film forming method). Is mentioned.

【0013】図1は、本発明の防曇膜を形成する手順を
示す模式図である。図中、a〜dは、複合膜の第一形成
方法を用いて、本発明の防曇膜を形成する手順を示し、
aは基体1上に物理的成膜法により柱状相2とマトリッ
クス相3とからなる複合膜4を形成した状態(初期)、
bは同様に複合膜4を形成した状態(中期)、cは複合
膜4の形成が終了した状態、dは選択エッチングにより
一次元的に成長した柱状相2を除去し、本発明の防曇膜
5が形成された状態、をそれぞれ示す。
FIG. 1 is a schematic view showing a procedure for forming the anti-fogging film of the present invention. In the figure, a to d show the procedure for forming the antifogging film of the present invention using the first method for forming a composite film,
a shows a state in which a composite film 4 composed of a columnar phase 2 and a matrix phase 3 is formed on a substrate 1 by a physical film forming method (initial);
b is a state in which the composite film 4 is similarly formed (middle stage), c is a state in which the formation of the composite film 4 is completed, d is a columnar phase 2 which has grown one-dimensionally by selective etching, and the anti-fog of the present invention is obtained. The state where the film 5 is formed is shown.

【0014】また、e〜hは、複合膜の第二形成方法を
用いて、本発明の防曇膜を形成する手順を示し、eは遷
移金属を含むアモルファス前駆体膜6を基体1上に形成
した状態、fは熱処理によって膜表面に共晶組織が形成
された状態、gは表面からの酸素拡散によって共晶反応
界面が膜・基板界面まで移動し、最終的に一次元的に成
長した柱状相(遷移金属酸化物結晶)2とそれを取り囲
むマトリックス相3からなる共晶組織が形成され、複合
膜4ができた状態、hは選択エッチングにより一次元的
に成長した柱状相2を除去し、本発明の防曇膜5が形成
された状態、をそれぞれ示す。
Further, eh show the procedure for forming the anti-fogging film of the present invention using the second method of forming a composite film, and e shows the amorphous precursor film 6 containing a transition metal on the substrate 1. F, a state in which a eutectic structure was formed on the film surface by heat treatment, and g, a eutectic reaction interface moved to the film-substrate interface by oxygen diffusion from the surface, and finally grew one-dimensionally. A eutectic structure composed of a columnar phase (transition metal oxide crystal) 2 and a matrix phase 3 surrounding the columnar phase 2 is formed, and a composite film 4 is formed. H indicates that the columnar phase 2 grown one-dimensionally by selective etching is removed. And a state in which the antifogging film 5 of the present invention is formed, respectively.

【0015】複合膜の第一形成方法において、複合膜を
形成する物理的成膜法としては、スパッタ法、蒸着法、
CVD法、レーザーアブレーション法、分子線エピタキ
シー法などが挙げられる。このなかでもスパッタ法は、
緻密な膜を得やすいこと、基体との密着性が高い膜が得
られることに加えて量産性や大面積成膜性に優れてお
り、特に好ましい。
In the first method for forming a composite film, the physical film forming method for forming the composite film includes sputtering, vapor deposition,
A CVD method, a laser ablation method, a molecular beam epitaxy method, and the like can be given. Among them, the sputtering method is
It is particularly preferable because a dense film is easily obtained, a film having high adhesion to a substrate is obtained, and mass productivity and large-area film-forming property are excellent.

【0016】スパッタ法によって複合膜を形成する場
合、柱状相を形成する材料と、マトリックス相を形成す
る材料を用いてターゲットを構成する方法としては、特
に限定されないが、柱状相を形成する材料の粉末と、マ
トリックス相を形成する材料の粉末を混合したものをタ
ーゲットとすることができる。
When a composite film is formed by a sputtering method, the method for forming a target using a material for forming a columnar phase and a material for forming a matrix phase is not particularly limited. A mixture of powder and a powder of a material forming a matrix phase can be used as a target.

【0017】また、柱状相を形成する材料からなるター
ゲットの上に、マトリックス相を形成する材料からなる
数mm程度の大きさの小片を多数配置し、複合ターゲッ
トとしたものも好適に利用できる。反対に、マトリック
ス相を形成する材料からなるターゲットの上に、柱状相
を形成する材料からなる数mm程度の大きさの小片を多
数配置し、複合ターゲットとしたものも好適に利用でき
る。
Also, a composite target in which a number of small pieces each having a size of about several mm and made of a material forming a matrix phase are arranged on a target made of a material forming a columnar phase, and thus a composite target can be suitably used. Conversely, a composite target in which a number of small pieces each having a size of about several mm and made of a material forming a columnar phase are arranged on a target formed of a material forming a matrix phase can also be suitably used.

【0018】複合膜の第一形成方法によって複合膜を作
製する場合、柱状相とマトリックス相の材料の組み合わ
せとしては、柱状相の材料とマトリックス相の材料が製
膜時に相分離を起こす組み合わせであればよい。本発明
においては、柱状相をエッチング後の細孔部分に、柱状
相を取り囲むマトリックス相を残留相として利用するた
め、柱状相の材料としては、柱状に成長しやすい金属で
あって、酸・アルカリ等に容易に溶解し、マトリックス
相の材料との結合エネルギーが小さく還元されやすい金
属または合金が好ましい。
When a composite film is produced by the first method for forming a composite film, the combination of the material of the columnar phase and the material of the matrix phase may be any combination that causes a phase separation between the material of the columnar phase and the material of the matrix phase. I just need. In the present invention, since the columnar phase is used in the pores after the etching and the matrix phase surrounding the columnar phase is used as a residual phase, the material of the columnar phase is a metal that easily grows in a columnar form, and is an acid / alkali. It is preferable to use a metal or an alloy which easily dissolves in the matrix phase material and has a small binding energy to the matrix phase material and is easily reduced.

【0019】柱状相の材料の例としては、実用的にはス
パッタ時の取り扱いの容易さを考慮し、V、Cr、M
n、Ni、Fe、Co、Cu、Znなどの3d遷移金属
およびそれを主成分とする合金、Mgなどのアルカリ土
類金属およびそれを主成分とする合金から選ばれる1種
以上が挙げられる。その他、Al、In、SnおよびP
bなども利用できる。
Examples of the material of the columnar phase include V, Cr, M
One or more kinds selected from 3d transition metals such as n, Ni, Fe, Co, Cu, and Zn and alloys containing the same as a main component, alkaline earth metals such as Mg and alloys containing the same as a main component are exemplified. In addition, Al, In, Sn and P
b can also be used.

【0020】残留相として利用するマトリックス相の例
としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ムライト、コ
ーディエライト、スピネル、ゼオライト、フォルステラ
イトなどの酸化物、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ジル
コニウムなどの炭化物、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニ
ウム、炭化ホウ素などのホウ化物、窒化ケイ素、窒化チ
タン、窒化ジルコニウムなどの窒化物、Cr、Ni、C
u、Au、Al、Ptなどの金属、から選ばれる1種以
上が挙げられる。
Examples of the matrix phase used as the residual phase include oxides such as silica, alumina, titania, mullite, cordierite, spinel, zeolite and forsterite; carbides such as silicon carbide, titanium carbide and zirconium carbide; Borides such as titanium boride, zirconium boride and boron carbide; nitrides such as silicon nitride, titanium nitride and zirconium nitride; Cr, Ni and C
and at least one selected from metals such as u, Au, Al, and Pt.

【0021】複合膜の第一形成方法においては、柱状相
とマトリックス相の材料の混合比および成膜条件を制御
することにより、一次元的に成長した柱状相のまわりを
マトリックス相が取り囲んだ微細組織が形成される。例
えばスパッタ法で複合膜を形成する場合、成長する柱状
相の平均直径は、柱状相とマトリックス相の体積分率お
よび成膜条件(スパッタ時のArガス圧)によって変化
する。
In the first method for forming a composite film, the mixing ratio of the material of the columnar phase and the matrix phase and the film forming conditions are controlled to form a fine particle in which the matrix phase surrounds the one-dimensionally grown columnar phase. An organization is formed. For example, when a composite film is formed by a sputtering method, the average diameter of the growing columnar phase changes depending on the volume fraction of the columnar phase and the matrix phase and the film forming conditions (Ar gas pressure during sputtering).

【0022】一次元貫通気孔の直径は一次元的に成長す
る柱状相の直径にほぼ一致するため、エッチング後に最
終的に得られる本発明の防曇膜の一次元貫通気孔の平均
孔径は、柱状相とマトリックス相の材料の混合比および
成膜条件(スパッタ時のArガス圧や基板温度等)によ
って変えることができる。例えば、Co−SiO2系の
場合、2PaのArガス圧で製膜した膜中のCoの粒径
が8nmであるのに対して、8PaのArガス圧で製膜
した場合Coの粒径が約40nmになることが確認され
ている。
Since the diameter of the one-dimensional through pores substantially matches the diameter of the columnar phase growing one-dimensionally, the average pore diameter of the one-dimensional through pores finally obtained after etching is the antifogging film of the present invention. It can be changed by the mixing ratio of the materials of the phase and the matrix phase and the film forming conditions (Ar gas pressure during sputtering, substrate temperature, etc.). For example, in the case of a Co—SiO 2 system, the particle size of Co in a film formed at an Ar gas pressure of 2 Pa is 8 nm, whereas the particle size of Co in a film formed at an Ar gas pressure of 8 Pa is 8 nm. It has been confirmed that the thickness becomes about 40 nm.

【0023】複合膜の第二形成方法において、アモルフ
ァス前駆体膜を形成する方法としては、スパッタ法、蒸
着法、CVD法、レーザーアブレーション法、分子線エ
ピタキシー法などの物理的成膜法や、ゾル・ゲル法、ス
プレーパイロリシス法または塗布法などの溶液法、さら
に、メッキ法など利用できる。このなかでもスパッタ法
は緻密な膜を得やすいこと、基体との密着性が高い膜が
得られることに加えて量産性や大面積成膜性に優れてお
り、特に好ましい。
In the second method for forming a composite film, the amorphous precursor film may be formed by a physical film forming method such as a sputtering method, an evaporation method, a CVD method, a laser ablation method, a molecular beam epitaxy method, or a sol. A solution method such as a gel method, a spray pyrolysis method or a coating method, and a plating method can be used. Among them, the sputtering method is particularly preferable because a dense film is easily obtained, a film having high adhesion to a substrate is obtained, and mass productivity and large-area film forming property are excellent.

【0024】スパッタ法等によってアモルファス前駆体
膜を形成する場合、柱状相を形成する材料と、マトリッ
クス相を形成する材料を用いてターゲットを構成する方
法としては、特に限定されないが、柱状相を形成する材
料の粉末と、マトリックス相を形成する材料の粉末を混
合したものをターゲットとすることができる。例えば、
Fe−Si−O系のアモルファス前駆体膜を形成する場
合、FeO粉末とSiO2粉末を混合したものをターゲ
ットとして使用できる。
When an amorphous precursor film is formed by a sputtering method or the like, the method of forming a target using a material for forming a columnar phase and a material for forming a matrix phase is not particularly limited. A mixture of the powder of the material to be formed and the powder of the material to form the matrix phase can be used as the target. For example,
When forming an Fe—Si—O-based amorphous precursor film, a mixture of FeO powder and SiO 2 powder can be used as a target.

【0025】複合膜の第二形成方法において、最初に形
成されるアモルファス前駆体膜に含まれる元素の組み合
せとしては、遷移金属とそれ以外の金属元素および酸素
がある。遷移金属の例としては、熱処理後に、膜中に含
まれる他の金属と分離して別々の化合物相となるもので
あればよいが、熱処理時の取り扱いの容易さ等を考慮
し、V、Cr、Mn、Ni、Fe、Co、Cu、Znな
どの3d遷移金属や、これらの金属を主成分とする合
金、その他の多価陽イオンCe、Nd、Sm、Erなど
の希土類元素、から選ばれる1種以上が挙げられる。
In the second method for forming a composite film, the combination of elements contained in the amorphous precursor film formed first includes a transition metal, other metal elements, and oxygen. As an example of the transition metal, any material can be used as long as it separates from other metals contained in the film and becomes a separate compound phase after the heat treatment. However, considering the ease of handling during the heat treatment, V, Cr , Mn, Ni, Fe, Co, Cu, Zn, and other 3d transition metals, alloys containing these metals as main components, and other rare earth elements such as polyvalent cations Ce, Nd, Sm, and Er. One or more types may be mentioned.

【0026】遷移金属以外の金属元素としては、続いて
行われる熱処理時に遷移金属と反応しないものであれば
よい。この金属元素は熱処理時に柱状相(遷移金属化合
物針状結晶)を取り囲むマトリックス相となりエッチン
グ後に一次元貫通気孔を持つ膜を構成する成分となるた
め、膜の利用目的によって選ばれる。例えば、Si、A
l、Mg、Zr、Sn、Inなどが挙げられる。
The metal element other than the transition metal may be any element that does not react with the transition metal during the subsequent heat treatment. This metal element becomes a matrix phase surrounding the columnar phase (transition metal compound needle-like crystal) during heat treatment and becomes a component constituting a film having one-dimensional through-pores after etching, and thus is selected depending on the purpose of use of the film. For example, Si, A
1, Mg, Zr, Sn, In and the like.

【0027】アモルファス前駆体膜をスパッタ成膜する
場合、後に行われる加熱処理によって一次元的に成長す
る柱状相の直径は、スパッタ時のArガス圧により変化
する。例えばFe−Si−O系の膜の場合、2PaのA
rガス圧で製膜した膜を600℃で熱処理すると約4n
mの直径のヘマタイト(Fe23)が析出するが、8P
aのArガス圧で製膜した場合、同様の処理を行うと直
径約20nmのヘマタイトが析出する。一次元貫通気孔
の直径は一次元的に成長する柱状相の直径にほぼ一致す
るため、エッチング後に最終的に得られる本発明の防曇
膜の一次元貫通気孔の平均孔径は、成膜条件(スパッタ
時のArガス圧)によって、制御できる。
When an amorphous precursor film is formed by sputtering, the diameter of a columnar phase which grows one-dimensionally by a heat treatment performed later changes depending on the Ar gas pressure at the time of sputtering. For example, in the case of a Fe—Si—O-based film, A of 2 Pa
When the film formed at r gas pressure is heat-treated at 600 ° C, about 4n
Hematite (Fe 2 O 3 ) with a diameter of m
When a film is formed at the Ar gas pressure of a, hematite having a diameter of about 20 nm is precipitated by performing the same treatment. Since the diameter of the one-dimensional through pores substantially matches the diameter of the columnar phase that grows one-dimensionally, the average pore diameter of the one-dimensional through pores finally obtained after etching is the anti-fogging film of the present invention. (Ar gas pressure during sputtering).

【0028】複合膜の第二形成方法においては、遷移金
属とそれ以外の金属および酸素を含むアモルファス前駆
体膜を加熱処理して、遷移金属酸化物とそれ以外の金属
の酸化物が分離析出する、共晶分解反応を起こさせる。
このアモルファス相からの二相析出は同時に、しかも膜
表面から起こることが重要である。加熱するときの処理
条件としては共晶分解反応が起こる条件であればよい。
すなわち、温度については、共晶分解反応が起こる温度
でなおかつ反応が充分な速度で進行する温度であればよ
い。具体的には400〜650℃程度の温度が好まし
い。
In the second method for forming the composite film, the transition metal oxide and the other metal and the amorphous precursor film containing oxygen are heat-treated to separate and deposit the transition metal oxide and the other metal oxide. Causes a eutectic decomposition reaction.
It is important that the two-phase precipitation from the amorphous phase occurs simultaneously and from the film surface. The treatment conditions for heating may be any conditions under which a eutectic decomposition reaction occurs.
That is, the temperature may be a temperature at which a eutectic decomposition reaction occurs and a temperature at which the reaction proceeds at a sufficient speed. Specifically, a temperature of about 400 to 650 ° C. is preferable.

【0029】共晶分解反応を引き起こすためには遷移金
属の価数を変化させる必要がある。この方法としてアモ
ルファス前駆体膜を酸化性の雰囲気で処理する場合と還
元性の雰囲気で処理する方法の2つが可能である。酸化
物の共晶反応の場合、還元雰囲気で処理すると不均一核
形成して均一な共晶組織が形成されない場合がある。こ
の場合には酸化雰囲気下で熱処理することにより均一な
共晶組織を形成できる。
In order to cause the eutectic decomposition reaction, it is necessary to change the valence of the transition metal. As this method, there are two methods, a method of treating the amorphous precursor film in an oxidizing atmosphere and a method of treating the amorphous precursor film in a reducing atmosphere. In the case of an eutectic reaction of an oxide, when a treatment is performed in a reducing atmosphere, heterogeneous nuclei may be formed and a uniform eutectic structure may not be formed. In this case, a uniform eutectic structure can be formed by heat treatment in an oxidizing atmosphere.

【0030】第二段階では、第一段階で形成された複合
膜から、一次元的に伸びた柱状相のみを酸やアルカリを
用いて選択的にエッチングし、取り除く。このエッチン
グ処理で用いる酸としては硫酸、塩酸、硝酸、シュウ
酸、酢酸など、柱状相のみを選択的に取り除くのに適し
たものが選ばれる。例えば、複合膜の第一形成方法によ
って作製された金属コバルト・シリカ複合膜から金属コ
バルトを取り除くには0.1mol/Lの硝酸水溶液で
数分間処理するだけで金属コバルトのみを完全に除去で
きる。
In the second step, only the columnar phase extending one-dimensionally is selectively etched and removed from the composite film formed in the first step using an acid or an alkali. As the acid used in this etching treatment, an acid suitable for selectively removing only the columnar phase, such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, oxalic acid, and acetic acid, is selected. For example, in order to remove metallic cobalt from the metallic cobalt / silica composite film produced by the first method for forming a composite film, only metallic cobalt can be completely removed only by treating with a 0.1 mol / L nitric acid aqueous solution for several minutes.

【0031】また、複合膜の第二形成方法によって形成
されたFe−Si−O系の複合膜の場合、一次元的に伸
びたヘマタイトは塩酸の水溶液に可溶であるのに対し
て、シリカは同溶液に不溶であるため、約6mol/L
の塩酸水溶液に膜を浸漬することにより選択エッチング
できる。
In the case of the Fe—Si—O composite film formed by the second method of forming a composite film, the one-dimensionally expanded hematite is soluble in an aqueous hydrochloric acid solution, whereas Is insoluble in the same solution, so about 6 mol / L
Selective etching can be performed by immersing the film in a hydrochloric acid aqueous solution.

【0032】本発明の防曇膜は、上述のようにして形成
されたものであり、膜の一方の表面から他方の表面まで
連続する壁で取り囲まれた一次元的に貫通する多数の気
孔を有する防曇膜であって、水に対する接触角が30°
以下の膜である。水に対する接触角が30°超では、充
分な防曇効果が得られない。
The anti-fogging film of the present invention is formed as described above, and has a large number of one-dimensionally penetrated pores surrounded by a continuous wall from one surface to the other surface of the film. Anti-fog film having a contact angle to water of 30 °
These are the following films. If the contact angle with water exceeds 30 °, a sufficient antifogging effect cannot be obtained.

【0033】本発明の防曇膜は、酸化物、炭化物、ホウ
化物、窒化物および金属から選ばれた1種以上からな
り、用途に応じて選択されるが、耐久性、強度、化学的
安定性、形成しやすさ等の観点から、酸化物が最も好ま
しい。また、防曇性の観点からはシリカが好ましい。
The antifogging film of the present invention is composed of at least one selected from oxides, carbides, borides, nitrides and metals, and is selected according to the intended use. Oxides are most preferred from the viewpoints of properties, ease of formation, and the like. Further, from the viewpoint of anti-fogging property, silica is preferable.

【0034】また、本発明の防曇膜における、一次元的
に貫通する気孔の平均孔径は、1〜500nmであるこ
とが好ましい。1nm未満では、充分な防曇効果が得ら
れず、また、500nm超では、充分な防曇効果が得ら
れないうえに、膜の強度または基体との密着性も低下す
る可能性がある。
In the antifogging film of the present invention, the average pore diameter of the pores penetrating one-dimensionally is preferably 1 to 500 nm. If it is less than 1 nm, a sufficient anti-fogging effect cannot be obtained, and if it is more than 500 nm, a sufficient anti-fogging effect cannot be obtained, and the strength of the film or the adhesion to the substrate may be reduced.

【0035】さらに、本発明の防曇膜の比表面積は、2
0〜2000m2/gであることが好ましい。20m2
g未満では、充分な防曇効果が得られず、また、200
0m2/g超では、充分な膜強度が得られない可能性が
ある。
Further, the specific surface area of the antifogging film of the present invention is 2
It is preferably from 0 to 2000 m 2 / g. 20m 2 /
If the amount is less than 200 g, a sufficient antifogging effect cannot be obtained.
If it exceeds 0 m 2 / g, sufficient film strength may not be obtained.

【0036】本発明はまた、基体上に、前記防曇膜を有
する防曇膜付き基体を提供する。本発明の防曇膜を形成
する基体としては、複合膜の第一形成方法を用いる場合
は、ガラス、セラミックス、金属、プラスチックス等の
基板またはフィルムを使用でき、また、複合膜の第二形
成方法を用いる場合は、ガラス、セラミックス、耐熱金
属等の基板またはフィルムを使用できる。
The present invention also provides a substrate having an antifogging film having the antifogging film on a substrate. When the first method for forming a composite film is used as the substrate on which the antifogging film of the present invention is formed, a substrate or film such as glass, ceramics, metal, or plastics can be used. When using the method, a substrate or a film of glass, ceramics, heat-resistant metal or the like can be used.

【0037】耐熱金属としてはFe、Ni、Cr、Vな
どからなるステンレス鋼やハステロイなどの耐酸化性の
合金が好適である。また、本発明の防曇膜を、多孔質セ
ラミック基板等の、表面に凹凸を有する基体上に形成す
る場合、表面の凹凸があまり激しくなければ、第一形成
方法による複合膜、または、第二形成方法によるアモル
ファス前駆体膜を直接形成すればよい。基体表面の凹凸
が激しく第一段階の膜の直接形成が難しい場合には、基
体表面の凹凸を、樹脂その他の材料で充填したのち表面
を研磨して平滑にし、平滑な基体表面上に本発明の防曇
膜を形成すれば、充分な密着強度を確保できる。本発明
の防曇膜は様々な組成で構成できる。本発明の防曇膜
は、車両の風防ガラス、建築物の窓ガラス、鏡、光学レ
ンズ等に使用される防曇膜などに好適である。
As the heat-resistant metal, a stainless steel made of Fe, Ni, Cr, V or the like, or an oxidation-resistant alloy such as Hastelloy is preferable. Further, when the antifogging film of the present invention is formed on a substrate having irregularities on the surface, such as a porous ceramic substrate, if the irregularities on the surface are not so severe, the composite film according to the first forming method, or the second What is necessary is just to form an amorphous precursor film directly by the formation method. When it is difficult to directly form a film in the first stage due to severe irregularities on the surface of the substrate, the irregularities on the surface of the substrate are filled with a resin or other material, and then the surface is polished and smoothed. If the anti-fog film is formed, sufficient adhesion strength can be secured. The anti-fogging film of the present invention can be composed of various compositions. The anti-fog film of the present invention is suitable for an anti-fog film used for windshields of vehicles, window glasses of buildings, mirrors, optical lenses and the like.

【0038】[0038]

【作用】本発明の防曇膜は、膜表面から連続する気孔が
膜内部まで存在することから、表面に付着した水滴が膜
内部まで浸透し実用上防曇効果を示す程度に高い親水性
を有する。
The antifogging film of the present invention has hydrophilicity high enough that water droplets adhering to the surface penetrate into the film and exhibit an antifogging effect in practical use because continuous pores are present from the film surface to the inside of the film. Have.

【0039】さらに、本発明の防曇膜は一次元の貫通気
孔のまわりを連続したマトリックス相が取り囲んでいる
ため、従来からある多孔質無機膜に比べて原理的に膜強
度が大きく、基体との密着性も良い。膜強度が大きいこ
とは、従来の多孔質無機防曇膜がセラミック粒子を焼結
などで緩く結合したものであるのに対して、本発明の膜
では一次元貫通気孔を取り囲むマトリックスが完全に連
続した一体成形物であることによる。
Further, since the continuous anti-fogging film of the present invention surrounds the one-dimensional through pores with a continuous matrix phase, the film strength is higher in principle than the conventional porous inorganic film, and the film is not easily bonded to the substrate. Has good adhesion. The high strength of the film means that the conventional porous inorganic anti-fog film is formed by loosely bonding ceramic particles by sintering, etc., whereas the film of the present invention has a completely continuous matrix surrounding the one-dimensional through-pores. This is due to the fact that it is a one-piece molded product.

【0040】また、基板との密着性についても、第一段
階の複合膜(第二形成方法によるアモルファス前駆体膜
を含めて)をスパッタ法等で形成すれば特に密着性の高
い膜が得られる。また、従来の多孔質無機膜は、防曇効
果を上げるため膜の気孔率を増加させると、膜そのもの
の強度、および、膜と基板との密着強度が低くなる、特
性上相矛盾する問題が生じる場合が多かったが、本発明
の防曇膜では、高い防曇効果を維持しつつ、膜の強度
と、基体との密着性を、両方とも高くすることができ、
防曇性と高耐久性を有する防曇膜を実現できる。
Further, regarding the adhesion to the substrate, a film having particularly high adhesion can be obtained by forming the first-stage composite film (including the amorphous precursor film by the second forming method) by a sputtering method or the like. . In addition, the conventional porous inorganic film has a contradictory problem in that when the porosity of the film is increased to improve the anti-fogging effect, the strength of the film itself and the adhesion strength between the film and the substrate are reduced. Although it often occurred, in the antifogging film of the present invention, while maintaining a high antifogging effect, the strength of the film and the adhesion to the substrate can both be increased,
An antifogging film having antifogging properties and high durability can be realized.

【0041】[0041]

【実施例】(実施例1)複合膜の第一形成方法を用い
て、厚さ1.2mmのソーダライムガラス基板上に金属
CoとSiO2の2相からなる複合膜を形成した。スパ
ッタに際しては、直径15.24cmの金属Coターゲ
ットの上に5mm角のSiO2チップを置いた複合ター
ゲットを用いた。ターゲットの片面の全表面積のうち2
0%を占めるようにSiO2チップの量を調節した。真
空槽を5×10-4Paまで排気したのちにArガスを導
入し、真空槽内部のガス圧が2Paになるように流量調
節し600Wの高周波入力によりプラズマを発生させ
た。成膜速度は約0.25nm/secであり、成膜時
には積極的な基板加熱や基板バイアス印加は行わなかっ
た。なお、基板周辺部は、マスクを施して、膜を形成し
なかった。
(Example 1) A composite film composed of two phases of metal Co and SiO 2 was formed on a 1.2 mm thick soda lime glass substrate by using the first method of forming a composite film. At the time of sputtering, a composite target in which a 5 mm square SiO 2 chip was placed on a metal Co target having a diameter of 15.24 cm was used. 2 of the total surface area on one side of the target
The amount of SiO 2 chips was adjusted to account for 0%. After evacuating the vacuum chamber to 5 × 10 −4 Pa, Ar gas was introduced, the flow rate was adjusted so that the gas pressure inside the vacuum chamber became 2 Pa, and plasma was generated by a high-frequency input of 600 W. The film formation rate was about 0.25 nm / sec, and no active substrate heating or substrate bias application was performed during film formation. A mask was applied to the periphery of the substrate, and no film was formed.

【0042】このようにして形成したCo−SiO2
合膜をTEM(透過型電子顕微鏡)で観察した結果、平
均粒径約10nmのCo結晶粒子が柱状に成長してお
り、そのまわりをアモルファスのSiO2マトリックス
相が取り囲んでいることが確認された。
As a result of observing the thus formed Co—SiO 2 composite film with a TEM (transmission electron microscope), Co crystal particles having an average particle size of about 10 nm were grown in a columnar shape, and an amorphous It was confirmed that the SiO 2 matrix phase was surrounding.

【0043】第二段階として、上記の方法で形成した膜
厚500nmのCo−SiO2複合膜を0.1mol/
Lの硝酸水溶液に5分間浸漬してエッチングを行った。
Co−SiO2複合膜からCoの柱状相をエッチングに
より取り除いた後の膜をSEM(走査型電子顕微鏡)で
観察した結果、Co柱状相が溶出し、SiO2マトリッ
クス相が残留していることが確認された。
In the second step, a 500 nm-thick Co—SiO 2 composite film formed by the above-described method was added at 0.1 mol / mol.
Etching was performed by immersion in an L aqueous nitric acid solution for 5 minutes.
Co-SiO 2 results columnar phase of Co from the composite film was observed film after removal by etching with SEM (scanning electron microscope), Co columnar phases were eluted, be SiO 2 matrix phase is left confirmed.

【0044】図2は、以上のようにして形成された防曇
膜の液体窒素温度での等温吸脱着曲線である。図から、
差圧(P/P0)=0.6付近で明瞭な窒素ガスの吸着
・脱離が見られ、得られた防曇膜が直径10nm程度の
細孔を多数有し、孔の内壁の比表面積が約1000m2
/g(活性炭に相当する程度)であることがわかる。
FIG. 2 is an isothermal adsorption / desorption curve at the liquid nitrogen temperature of the antifogging film formed as described above. From the figure,
At around the differential pressure (P / P 0 ) = 0.6, a clear adsorption and desorption of nitrogen gas was observed, and the obtained antifogging film had many pores with a diameter of about 10 nm, and the ratio of the inner wall of the pores Surface area is about 1000m 2
/ G (an extent corresponding to activated carbon).

【0045】また、得られた防曇膜の表面に直径約1m
mの純水の水滴を滴下して接触角を測定したところ約1
5°であった。また、得られた防曇膜を基板ごと冷蔵庫
に入れ1時間保持し5℃程度に冷やした後に、取り出し
て呼気を吹きかけたところ、膜のある部分には曇が生じ
ないのに対して、膜のないガラス表面には微小な水滴が
付着して曇が生じ不透明になった。
The surface of the obtained antifogging film has a diameter of about 1 m.
m of pure water was dropped and the contact angle was measured.
5 °. Further, the obtained anti-fogging film was put into a refrigerator together with the substrate, kept for 1 hour, cooled to about 5 ° C., and then taken out and blown. Fine water droplets adhered to the glass surface having no cloudiness and became cloudy and became opaque.

【0046】上述の防曇膜の耐久性を、テーバー耐摩耗
性試験により調べたところ、1000回転しても水の接
触角、防曇性能、透明性等に変化は見られなかった。な
お、テーバ耐摩耗性試験は、市販のCS10型テーバ型
摩耗輪とJIS R6252に規定するAA180番の
研磨紙と同等の品質の研磨紙を用い、500gの荷重を
かけ、60rpmで1000回転して膜を摩耗させるこ
とによって行った。以下の例におけるテーバー耐摩耗性
試験も同様である。
When the durability of the above antifogging film was examined by a Taber abrasion resistance test, no change was observed in the contact angle of water, antifogging performance, transparency and the like even after 1000 rotations. The Taber abrasion resistance test was conducted by using a commercially available CS10 Taber-type abrasion wheel and abrasive paper of the same quality as AA180 abrasive paper specified in JIS R6252, applying a load of 500 g, and rotating 1000 times at 60 rpm. This was done by abrading the membrane. The same applies to the Taber abrasion resistance test in the following examples.

【0047】(比較例1)ポリスチレン微粒子(平均粒
子径0.06μm)を分散させたエチルシリケート水溶
液に塩酸を加えて粘度調整したコーティング液を、ソー
ダライムガラス基板表面に塗布した後、約400℃に加
熱し、膜厚500nmの多孔質シリカ膜を形成した。実
施例1と同様のテーバー耐摩耗性試験により耐久性を調
べたところ、1000回では、膜が一部剥離し、透明性
が損なわれた。
Comparative Example 1 A coating solution prepared by adding hydrochloric acid to an ethyl silicate aqueous solution in which polystyrene fine particles (average particle size: 0.06 μm) was dispersed was applied to a soda lime glass substrate surface, and then heated to about 400 ° C. To form a porous silica film having a thickness of 500 nm. When the durability was examined by the same Taber abrasion resistance test as in Example 1, the film was partially peeled off at 1000 times, and the transparency was impaired.

【0048】(実施例2)成膜速度を約0.3nm/s
ecとしたこと以外は、実施例1と同様にして、膜厚5
00nmのCo−SiO2複合膜を形成した。このCo
−SiO2複合膜内部の構造は、実施例1で得られたC
o−SiO2複合膜と同様に、Co結晶粒子の柱状相の
まわりをアモルファスのSiO2マトリックス相が取り
囲んでいるが、この場合にはCo結晶の平均粒子径が約
20nmと大きくなっていることがわかった。
(Example 2) The film forming speed was set to about 0.3 nm / s
ec, except that the film thickness was 5
A Co-SiO 2 composite film of 00 nm was formed. This Co
The structure inside the —SiO 2 composite film is C
Like the o-SiO 2 composite film, the amorphous SiO 2 matrix phase surrounds the columnar phase of the Co crystal particles. In this case, the average particle diameter of the Co crystal is as large as about 20 nm. I understood.

【0049】上記の方法で作製した膜厚500nmの試
料を0.1mol/Lの硝酸水溶液に5分間浸漬してC
o柱状相を溶解除去した。実施例1と同様にCo柱状相
が溶出し、SiO2マトリックス相が残留した。膜の比
表面積、純水に対する接触角は、それぞれ約1000m
2/gおよび13°であり、呼気を吹きかける実験によ
り実施例1とほぼ同等の防曇効果があることが確認され
た。
The sample having a thickness of 500 nm prepared by the above method was immersed in a 0.1 mol / L aqueous nitric acid solution for 5 minutes to obtain a C sample.
o The columnar phase was dissolved and removed. As in Example 1, the Co columnar phase eluted, and the SiO 2 matrix phase remained. The specific surface area of the film and the contact angle with pure water are each about 1000 m
It was 2 / g and 13 °, and it was confirmed by an experiment of blowing air that the antifogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0050】(実施例3)実施例1と同様の複合ターゲ
ットを用い、次のようにして、厚さ1.2mmのソーダ
ライムガラス基板上に、Co−SiO2複合膜を形成し
た。すなわち、真空槽を5×10-4Paまで排気したの
ちにArガスを導入し、真空槽内部のガス圧が8Paに
なるように流量調節し800Wの高周波入力によりプラ
ズマを発生させた。成膜速度は約0.6nm/secで
あり、成膜時に基板温度を200℃に加熱した。
Example 3 Using the same composite target as in Example 1, a Co—SiO 2 composite film was formed on a 1.2 mm thick soda lime glass substrate as follows. That is, after evacuating the vacuum chamber to 5 × 10 −4 Pa, Ar gas was introduced, the flow rate was adjusted so that the gas pressure inside the vacuum chamber became 8 Pa, and plasma was generated by high frequency input of 800 W. The film formation rate was about 0.6 nm / sec, and the substrate temperature was heated to 200 ° C. during the film formation.

【0051】このCo−SiO2複合膜内部の構造は、
実施例1で得られたCo−SiO2複合膜と同様に、C
o結晶粒子の柱状相のまわりをアモルファスのSiO2
マトリックス相が取り囲んでいるが、この場合にはCo
結晶の平均粒子径が約100nmと大きくなっているこ
とがわかった。
The structure inside the Co—SiO 2 composite film is as follows:
As in the case of the Co—SiO 2 composite film obtained in Example 1, C
o Amorphous SiO 2 around columnar phase of crystal grains
The matrix phase surrounds, in this case Co
It was found that the average particle size of the crystals was as large as about 100 nm.

【0052】上記の方法で作製した膜厚1500nmの
試料を0.1mol/Lの硝酸水溶液に15分間浸漬し
てCo粒子を溶解除去した。実施例1と同様に、Co柱
状相が溶出し、SiO2マトリックス相が残留した。膜
の比表面積、純水に対する接触角は、それぞれ約100
0m2/gおよび12°であり、呼気を吹きかける実験
により実施例1とほぼ同等の防曇効果があることが確認
された。
The 1500 nm-thick sample prepared by the above method was immersed in a 0.1 mol / L nitric acid aqueous solution for 15 minutes to dissolve and remove Co particles. As in Example 1, the Co columnar phase eluted, and the SiO 2 matrix phase remained. The specific surface area of the film and the contact angle with respect to pure water are about 100, respectively.
It was 0 m 2 / g and 12 °, and it was confirmed by an experiment of blowing air that the anti-fogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0053】(実施例4)実施例1と同様の複合ターゲ
ットを用い、次のようにして、厚さ2mmのハステロイ
板上に、Co−SiO2複合膜を形成した。すなわち、
真空槽を5×10- 4Paまで排気したのちにArガスを
導入し、真空槽内部のガス圧が2Paになるように流量
調節し400Wの高周波入力によりプラズマを発生させ
た。成膜速度は約0.35nm/secであり、成膜時
には意図的な基板温度やバイアス印加は行わなかった。
Example 4 Using the same composite target as in Example 1, a Co—SiO 2 composite film was formed on a 2 mm thick Hastelloy plate as follows. That is,
The vacuum chamber 5 × 10 - introducing Ar gas 4 to Pa in After exhaust, gas pressure inside the vacuum chamber has a plasma is generated by high-frequency input of the flow rate adjusting 400W to be 2 Pa. The deposition rate was about 0.35 nm / sec, and no intentional substrate temperature or bias application was performed during the deposition.

【0054】このCo−SiO2複合膜内部の構造は、
実施例1で得られたCo−SiO2複合膜と同様に、C
o結晶粒子の柱状相のまわりをアモルファスのSiO2
マトリックス相が取り囲んでいるが、この場合にはCo
結晶の平均粒子径は約10nmであった。この方法で作
製した膜厚800nmの試料を0.1mol/Lの硝酸
水溶液に10分間浸漬してCo粒子を溶解除去した。実
施例1と同様に、Co柱状相が溶出し、SiO2マトリ
ックス相が残留した。膜の比表面積、純水に対する接触
角は、それぞれ約1000m2/gおよび12°であ
り、呼気を吹きかける実験により実施例1とほぼ同等の
防曇効果があることが確認された。
The structure inside the Co—SiO 2 composite film is as follows:
As in the case of the Co—SiO 2 composite film obtained in Example 1, C
o Amorphous SiO 2 around columnar phase of crystal grains
The matrix phase surrounds, in this case Co
The average particle size of the crystals was about 10 nm. The 800 nm thick sample prepared by this method was immersed in a 0.1 mol / L nitric acid aqueous solution for 10 minutes to dissolve and remove Co particles. As in Example 1, the Co columnar phase eluted, and the SiO 2 matrix phase remained. The specific surface area of the film and the contact angle with respect to pure water were about 1000 m 2 / g and 12 °, respectively, and it was confirmed by an experiment of blowing air that the antifogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0055】(実施例5)実施例1と同様の複合ターゲ
ットを用い、次のようにして、厚さ5mmのアルミナセ
ラミックス基板上に、Co−SiO2複合膜を形成し
た。すなわち、真空槽を5×10-4Paまで排気したの
ちにArガスを導入し、真空槽内部のガス圧が2Paに
なるように流量調節し400Wの高周波入力によりプラ
ズマを発生させた。成膜速度は約0.3nm/secで
あり、成膜時には意図的な基板温度やバイアス印加は行
わなかった。
Example 5 Using the same composite target as in Example 1, a Co—SiO 2 composite film was formed on a 5 mm-thick alumina ceramics substrate as follows. That is, after evacuating the vacuum chamber to 5 × 10 −4 Pa, Ar gas was introduced, the flow rate was adjusted so that the gas pressure inside the vacuum chamber became 2 Pa, and plasma was generated by a 400 W high frequency input. The deposition rate was about 0.3 nm / sec, and no intentional substrate temperature or bias application was performed during the deposition.

【0056】このCo−SiO2複合膜内部の構造は、
実施例1で得られたCo−SiO2複合膜と同様に、C
o結晶粒子の柱状相のまわりをアモルファスのSiO2
マトリックス相が取り囲んでいるが、この場合にはCo
結晶の平均粒子径は約9nmであった。この方法で作製
した膜厚700nmの試料を0.1mol/Lの硝酸水
溶液に10分間浸漬してCo粒子を溶解除去した。実施
例1と同様に、Co柱状相が溶出し、SiO2マトリッ
クス相が残留した。膜の比表面積、純水に対する接触角
は、それぞれ約1000m2/gおよび16°であり、
呼気を吹きかける実験により実施例1とほぼ同等の防曇
効果があることが確認された。
The structure inside the Co—SiO 2 composite film is as follows:
As in the case of the Co—SiO 2 composite film obtained in Example 1, C
o Amorphous SiO 2 around columnar phase of crystal grains
The matrix phase surrounds, in this case Co
The average particle size of the crystals was about 9 nm. A 700 nm-thick sample prepared by this method was immersed in a 0.1 mol / L nitric acid aqueous solution for 10 minutes to dissolve and remove Co particles. As in Example 1, the Co columnar phase eluted, and the SiO 2 matrix phase remained. The specific surface area of the membrane and the contact angle with respect to pure water are about 1000 m 2 / g and 16 °, respectively.
It was confirmed by an experiment of exhalation that the antifogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0057】(実施例6)実施例1と同様の複合ターゲ
ットを用い、次のようにして、厚さ1.8mmのポリエ
チレンフィルムシート上に、Co−SiO2複合膜を形
成した。すなわち、真空槽を5×10-4Paまで排気し
たのちにArガスを導入し、真空槽内部のガス圧が2P
aになるように流量調節し400Wの高周波入力により
プラズマを発生させた。成膜速度は約0.2nm/se
cであり、成膜時には意図的な基板温度やバイアス印加
は行わなかった。
Example 6 Using the same composite target as in Example 1, a Co—SiO 2 composite film was formed on a 1.8 mm-thick polyethylene film sheet as follows. That is, after evacuating the vacuum chamber to 5 × 10 −4 Pa, Ar gas is introduced, and the gas pressure inside the vacuum chamber becomes 2P.
Then, the flow rate was adjusted to a, and plasma was generated by a high-frequency input of 400 W. The deposition rate is about 0.2 nm / sec
c, no intentional substrate temperature or bias application was performed during film formation.

【0058】このCo−SiO2複合膜内部の構造は、
実施例1で得られたCo−SiO2複合膜と同様に、C
o結晶粒子の柱状相のまわりをアモルファスのSiO2
マトリックス相が取り囲んでいるが、この場合にはCo
結晶の平均粒子径は約15nmであった。この方法で作
製した膜厚200nmの試料を0.1mol/Lの硝酸
水溶液に5分間浸漬してCo粒子を溶解除去した。実施
例1と同様に、Co柱状相が溶出し、SiO2マトリッ
クス相が残留した。膜の比表面積、純水に対する接触角
は、それぞれ約1000m2/gおよび28°であり、
呼気を吹きかける実験により実施例1とほぼ同等の防曇
効果があることが確認された。
The structure inside the Co—SiO 2 composite film is as follows:
As in the case of the Co—SiO 2 composite film obtained in Example 1, C
o Amorphous SiO 2 around columnar phase of crystal grains
The matrix phase surrounds, in this case Co
The average particle size of the crystals was about 15 nm. A 200 nm thick sample prepared by this method was immersed in a 0.1 mol / L nitric acid aqueous solution for 5 minutes to dissolve and remove Co particles. As in Example 1, the Co columnar phase eluted, and the SiO 2 matrix phase remained. The specific surface area of the membrane and the contact angle with respect to pure water are about 1000 m 2 / g and 28 °, respectively.
It was confirmed by an experiment of exhalation that the antifogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0059】(実施例7)エポキシ樹脂を厚さ2mmの
多孔質シリカプレート上に塗布し、硬化させたのち、基
板表面をダイアモンド研磨装置で研磨し、平滑な研磨面
を得た。この基板上に、実施例1と同様の複合ターゲッ
トを用い、次のようにして、Co−SiO 2複合膜を形
成した。すなわち、真空槽を5×10-4Paまで排気し
たのちにArガスを導入し、真空槽内部のガス圧が2P
aになるように流量調節し400Wの高周波入力により
プラズマを発生させた。成膜速度は約0.35nm/s
ecであり、成膜時には積極的な基板加熱や基板バイア
ス印加は行わなかった。
Example 7 An epoxy resin having a thickness of 2 mm was used.
After coating on a porous silica plate and curing,
The surface of the plate is polished with a diamond polishing machine, and the surface is polished smoothly.
I got The same composite target as in Example 1 was placed on this substrate.
Co-SiO as follows. TwoShape composite membrane
Done. That is, 5 × 10-FourExhaust to Pa
After that, Ar gas was introduced and the gas pressure inside the vacuum chamber was reduced to 2P.
a and adjust the flow rate so that
A plasma was generated. The deposition rate is about 0.35 nm / s
ec, and active substrate heating and substrate via
No voltage application was performed.

【0060】このCo−SiO2複合膜内部の構造は、
実施例1で得られたCo−SiO2複合膜と同様に、C
o結晶粒子の柱状相のまわりをアモルファスのSiO2
マトリックス相が取り囲んでいるが、この場合にはCo
結晶の平均粒子径は約9nmであった。この方法で作製
した膜厚300nmの試料を0.1mol/Lの硝酸水
溶液に5分間浸漬してCo粒子を溶解除去した。実施例
1と同様に、Co柱状相が溶出し、SiO2マトリック
ス相が残留した。膜の比表面積、純水に対する接触角
は、それぞれ約1000m2/gおよび8°であり、呼
気を吹きかける実験により実施例1とほぼ同等の防曇効
果があることが確認された。
The structure inside the Co—SiO 2 composite film is as follows:
As in the case of the Co—SiO 2 composite film obtained in Example 1, C
o Amorphous SiO 2 around columnar phase of crystal grains
The matrix phase surrounds, in this case Co
The average particle size of the crystals was about 9 nm. A 300 nm-thick sample prepared by this method was immersed in a 0.1 mol / L nitric acid aqueous solution for 5 minutes to dissolve and remove Co particles. As in Example 1, the Co columnar phase eluted, and the SiO 2 matrix phase remained. The specific surface area of the film and the contact angle with respect to pure water were about 1000 m 2 / g and 8 °, respectively, and it was confirmed by an experiment of blowing air that the anti-fogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0061】(実施例8)厚さ1.2mmのソーダライ
ムガラス上に、次のようにして、Co−TiO2複合膜
を形成した。スパッタに際しては、直径15.24cm
の金属Coターゲットの上に0.5mm角のTiO2
ップを置いた複合ターゲットを用いた。ターゲットの片
面の全表面積のうち30%を占めるようにTiO2チッ
プの量を調節した。真空槽を5×10-4Paまで排気し
たのちにArガスを導入し、真空槽内部のガス圧が2P
aになるように流量調節し400Wの高周波入力により
プラズマを発生させた。成膜速度は約0.4nm/se
cであり、成膜時には積極的な基板加熱や基板バイアス
印加は行わなかった。
Example 8 A Co—TiO 2 composite film was formed on soda lime glass having a thickness of 1.2 mm as follows. For sputtering, the diameter is 15.24 cm.
A composite target having a 0.5 mm square TiO 2 chip placed on a metal Co target was used. The amount of TiO 2 chips was adjusted so as to occupy 30% of the total surface area of one side of the target. After evacuating the vacuum chamber to 5 × 10 -4 Pa, Ar gas was introduced, and the gas pressure inside the vacuum chamber was reduced to 2P.
Then, the flow rate was adjusted to a, and plasma was generated by a high-frequency input of 400 W. The deposition rate is about 0.4 nm / sec
c, and no active substrate heating or substrate bias application was performed during film formation.

【0062】このCo−TiO2複合膜内部の構造は、
実施例1で得られたCo−SiO2複合膜と同様に、C
o結晶粒子の柱状相のまわりをアモルファスのTiO2
マトリックス相が取り囲んでいるが、この場合にはCo
結晶の平均粒子径は約8nmであった。この方法で作製
した膜厚250nmの試料を0.1mol/Lの硝酸水
溶液に5分間浸漬してCo粒子を溶解除去した。実施例
1と同様に、Co柱状相が溶出し、TiO2マトリック
ス相が残留した。膜の比表面積、純水に対する接触角
は、それぞれ約1000m2/gおよび28°であり、
呼気を吹きかける実験により実施例1とほぼ同等の防曇
効果があることが確認された。
The structure inside the Co—TiO 2 composite film is as follows:
As in the case of the Co—SiO 2 composite film obtained in Example 1, C
o Amorphous TiO 2 around columnar phase of crystal grains
The matrix phase surrounds, in this case Co
The average particle size of the crystals was about 8 nm. A sample having a thickness of 250 nm produced by this method was immersed in a 0.1 mol / L nitric acid aqueous solution for 5 minutes to dissolve and remove Co particles. As in Example 1, the Co columnar phase eluted, and the TiO 2 matrix phase remained. The specific surface area of the membrane and the contact angle with respect to pure water are about 1000 m 2 / g and 28 °, respectively.
It was confirmed by an experiment of exhalation that the antifogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0063】また、エッチング後に得られたアモルファ
スのTiO2膜を空気中600℃で1時間加熱したとこ
ろ、結晶質のアナターゼに変化し、なおかつ膜の比表面
積がほとんど変化していなかった。
When the amorphous TiO 2 film obtained after the etching was heated in air at 600 ° C. for 1 hour, it was converted into crystalline anatase, and the specific surface area of the film was hardly changed.

【0064】(実施例9)厚さ1.2mmのソーダライ
ムガラス上に、次のようにして、Co−SiC複合膜を
形成した。スパッタに際しては、直径15.24cmの
金属Coターゲットの上に0.5mm角のSiCチップ
を置いた複合ターゲットを用いた。ターゲットの片面の
全表面積のうち40%を占めるようにSiCチップの量
を調節した。真空槽を5×10-4Paまで排気したのち
にArガスを導入し、真空槽内部のガス圧が2Paにな
るように流量調節し800Wの高周波入力によりプラズ
マを発生させた。成膜速度は約0.3nm/secであ
り、成膜時には積極的な基板加熱や基板バイアス印加は
行わなかった。
Example 9 A Co—SiC composite film was formed on a 1.2 mm thick soda-lime glass as follows. At the time of sputtering, a composite target in which a 0.5 mm square SiC chip was placed on a metal Co target having a diameter of 15.24 cm was used. The amount of the SiC chip was adjusted so as to occupy 40% of the total surface area of one side of the target. After evacuating the vacuum chamber to 5 × 10 −4 Pa, Ar gas was introduced, the flow rate was adjusted so that the gas pressure inside the vacuum chamber became 2 Pa, and plasma was generated by high frequency input of 800 W. The deposition rate was about 0.3 nm / sec, and no active substrate heating or substrate bias application was performed during the deposition.

【0065】このCo−SiC複合膜内部の構造は、実
施例1で得られたCo−SiO2複合膜と同様に、Co
結晶粒子の柱状相のまわりをアモルファスのSiCマト
リックス相が取り囲んでいるが、この場合にはCo結晶
の平均粒子径は約6nmであった。この方法で作製した
膜厚250nmの試料を0.1mol/Lの硝酸水溶液
に5分間浸漬してCo粒子を溶解除去した。実施例1と
同様に、Co柱状相が溶出し、SiCマトリックス相が
残留した。膜の比表面積、純水に対する接触角は、それ
ぞれ約1000m2/gおよび28°であり、呼気を吹
きかける実験により実施例1とほぼ同等の防曇効果があ
ることが確認された。
The structure inside the Co—SiC composite film is similar to that of the Co—SiO 2 composite film obtained in Example 1,
An amorphous SiC matrix phase surrounds the columnar phase of the crystal grains. In this case, the average particle size of the Co crystal was about 6 nm. A sample having a thickness of 250 nm produced by this method was immersed in a 0.1 mol / L nitric acid aqueous solution for 5 minutes to dissolve and remove Co particles. As in Example 1, the Co columnar phase eluted, and the SiC matrix phase remained. The specific surface area of the film and the contact angle with respect to pure water were about 1000 m 2 / g and 28 °, respectively, and it was confirmed by an experiment in which breath was blown out that the same anti-fog effect as in Example 1 was obtained.

【0066】(実施例10)厚さ1.2mmのソーダラ
イムガラス上に、次のようにして、Co−Si34複合
膜を形成した。スパッタに際しては、直径15.24c
mの金属Coターゲットの上に0.5mm角のSi34
チップを置いた複合ターゲットを用いた。ターゲットの
片面の全表面積のうち40%を占めるようにSi34
ップの量を調節した。真空槽を5×10-4Paまで排気
したのちにArガスを導入し、真空槽内部のガス圧が2
Paになるように流量調節し800Wの高周波入力によ
りプラズマを発生させた。成膜速度は約0.3nm/s
ecであり、成膜時には積極的な基板加熱や基板バイア
ス印加は行わなかった。
Example 10 A Co—Si 3 N 4 composite film was formed on a 1.2 mm thick soda lime glass as follows. At the time of sputtering, the diameter is 15.24c.
0.5 mm square Si 3 N 4 on a metallic Co target
A composite target with a tip was used. The amount of the Si 3 N 4 chip was adjusted so as to occupy 40% of the total surface area of one side of the target. After evacuating the vacuum chamber to 5 × 10 −4 Pa, Ar gas was introduced and the gas pressure inside the vacuum chamber was reduced to 2 × 10 −4 Pa.
The flow rate was adjusted to Pa and plasma was generated by high frequency input of 800 W. The deposition rate is about 0.3 nm / s
ec, and no active substrate heating or substrate bias application was performed during film formation.

【0067】このCo−Si34複合膜内部の構造は、
実施例1で得られたCo−SiO2複合膜と同様に、C
o結晶粒子の柱状相のまわりをアモルファスのSi34
マトリックス相が取り囲んでいるが、この場合にはCo
結晶の平均粒子径は約6nmであった。この方法で作製
した膜厚250nmの試料を0.1mol/Lの硝酸水
溶液に5分間浸漬してCo粒子を溶解除去した。実施例
1と同様に、Co柱状相が溶出し、Si34マトリック
ス相が残留した。膜の比表面積、純水に対する接触角
は、それぞれ約1000m2/gおよび28°であり、
呼気を吹きかける実験により実施例1とほぼ同等の防曇
効果があることが確認された。
The structure inside the Co—Si 3 N 4 composite film is as follows:
As in the case of the Co—SiO 2 composite film obtained in Example 1, C
o Amorphous Si 3 N 4 around columnar phase of crystal grains
The matrix phase surrounds, in this case Co
The average particle size of the crystals was about 6 nm. A sample having a thickness of 250 nm produced by this method was immersed in a 0.1 mol / L nitric acid aqueous solution for 5 minutes to dissolve and remove Co particles. As in Example 1, the Co columnar phase eluted and the Si 3 N 4 matrix phase remained. The specific surface area of the membrane and the contact angle with respect to pure water are about 1000 m 2 / g and 28 °, respectively.
It was confirmed by an experiment of exhalation that the antifogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0068】(実施例11)厚さ1.2mmのソーダラ
イムガラス上に、次のようにして、Co−Cr複合膜を
形成した。スパッタに際しては、直径15.24cmの
金属Coターゲットの上に0.5mm角のCrチップを
置いた複合ターゲットを用いた。ターゲットの片面の全
表面積のうち40%を占めるようにCrチップの量を調
節した。真空槽を5×10-4Paまで排気したのちにA
rガスを導入し、真空槽内部のガス圧が2Paになるよ
うに流量調節し800Wの高周波入力によりプラズマを
発生させた。成膜速度は約0.3nm/secであり、
成膜時には積極的な基板加熱や基板バイアス印加は行わ
なかった。
Example 11 A Co—Cr composite film was formed on a 1.2 mm thick soda-lime glass as follows. At the time of sputtering, a composite target having a 0.5 mm square Cr chip placed on a 15.24 cm diameter metal Co target was used. The amount of the Cr chip was adjusted so as to occupy 40% of the total surface area of one side of the target. After evacuating the vacuum chamber to 5 × 10 -4 Pa,
r gas was introduced, the flow rate was adjusted so that the gas pressure inside the vacuum chamber became 2 Pa, and plasma was generated by 800 W high frequency input. The deposition rate is about 0.3 nm / sec,
During film formation, active substrate heating and substrate bias application were not performed.

【0069】このCo−Cr複合膜内部の構造は、実施
例1で得られたCo−SiO2複合膜と同様に、Co柱
状結晶粒子(柱状相)のまわりを、Cr結晶集合体から
なるマトリックス相が取り囲んでいるが、この場合には
Co結晶の平均粒子径は約6nm であった。この方法
で作製した膜厚250nmの試料を0.1mol/Lの
硝酸水溶液に5分間浸漬してCo粒子を溶解除去した。
実施例1と同様に、Co柱状相が溶出し、Crマトリッ
クス相が残留した。膜の比表面積、純水に対する接触角
は、それぞれ約1000m2/gおよび28°であり、
呼気を吹きかける実験により実施例1とほぼ同等の防曇
効果があることが確認された。
The structure inside the Co—Cr composite film is similar to that of the Co—SiO 2 composite film obtained in Example 1, except that a Co columnar crystal particle (columnar phase) is surrounded by a matrix composed of a Cr crystal aggregate. The phase was surrounding, but in this case the average particle size of the Co crystals was about 6 nm. A sample having a thickness of 250 nm produced by this method was immersed in a 0.1 mol / L nitric acid aqueous solution for 5 minutes to dissolve and remove Co particles.
As in Example 1, the Co columnar phase eluted, and the Cr matrix phase remained. The specific surface area of the membrane and the contact angle with respect to pure water are about 1000 m 2 / g and 28 °, respectively.
It was confirmed by an experiment of exhalation that the antifogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0070】(実施例12)厚さ1.2mmのソーダラ
イムガラス上に、次のようにして、Co−ZrB2複合
膜を形成した。スパッタに際しては、直径15.24c
mの金属Coターゲットの上に1cm角のZrB2セラ
ミックスチップを置いた複合ターゲットを用いた。ター
ゲットの片面の全表面積のうち40%を占めるようにZ
rB2セラミックスチップの量を調節した。真空槽を5
×10-4Paまで排気したのちにArガスを導入し、真
空槽内部のガス圧が2Paになるように流量調節し60
0Wの高周波入力によりプラズマを発生させた。成膜速
度は約0.38nm/secであり、成膜時には積極的
な基板加熱や基板バイアス印加は行わなかった。
Example 12 A Co—ZrB 2 composite film was formed on a 1.2 mm thick soda lime glass as follows. At the time of sputtering, the diameter is 15.24c.
A composite target in which a 1 cm square ZrB 2 ceramic chip was placed on a m Co metal target was used. Z occupies 40% of the total surface area of one side of the target.
The amount of rB 2 ceramic chips was adjusted. 5 vacuum chambers
After evacuating to 10-4 Pa, Ar gas was introduced, and the flow rate was adjusted so that the gas pressure inside the vacuum chamber became 2 Pa.
Plasma was generated by a high-frequency input of 0 W. The film formation rate was about 0.38 nm / sec, and no active substrate heating or substrate bias application was performed during film formation.

【0071】このCo−ZrB2複合膜内部の構造は、
実施例1で得られたCo−SiO2複合膜と同様に、C
o結晶粒子の柱状相のまわりをアモルファスのZrB2
マトリックス相が取り囲んでいるが、この場合にはCo
結晶の平均粒子径は約10nmであった。この方法で作
製した膜厚450nmの試料を0.1mol/Lの硝酸
水溶液に5分間浸漬してCo粒子を溶解除去した。実施
例1と同様に、Co柱状相が溶出し、ZrB2マトリッ
クス相が残留した。膜の比表面積、純水に対する接触角
は、それぞれ約1000m2/gおよび22°であり、
呼気を吹きかける実験により実施例1とほぼ同等の防曇
効果があることが確認された。
The structure inside the Co—ZrB 2 composite film is as follows:
As in the case of the Co—SiO 2 composite film obtained in Example 1, C
o Amorphous ZrB 2 around columnar phase of crystal grains
The matrix phase surrounds, in this case Co
The average particle size of the crystals was about 10 nm. A sample having a thickness of 450 nm produced by this method was immersed in an aqueous 0.1 mol / L nitric acid solution for 5 minutes to dissolve and remove Co particles. As in Example 1, the Co columnar phase eluted, and the ZrB 2 matrix phase remained. The specific surface area of the membrane and the contact angle with respect to pure water are about 1000 m 2 / g and 22 °, respectively.
It was confirmed by an experiment of exhalation that the antifogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0072】(実施例13)厚さ1.0mmの耐熱ガラ
ス(コーニング#7059)基板上にFe−Si−Oの
三成分からなるアモルファス前駆体膜をスパッタ法で形
成した。スパッタには、Fe34粉末とSiO2粉末を
それぞれ体積比で70%および30%の割合で混合し焼
結したものをターゲットに用いた。真空槽を5×10-4
Paまで排気した後にアルゴンガスを導入し、真空槽内
部のガス圧が2PaとなるようにArガスの流量を調節
し、4.4W/cm2の高周波を入力してプラズマを発
生させた。このときの成膜速度は約0.2nm/sec
であった。
Example 13 An amorphous precursor film composed of three components of Fe—Si—O was formed on a heat-resistant glass (Corning # 7059) substrate having a thickness of 1.0 mm by a sputtering method. For sputtering, a target obtained by mixing and sintering Fe 3 O 4 powder and SiO 2 powder at a volume ratio of 70% and 30%, respectively, was used. 5 × 10 -4 vacuum chamber
After evacuating to Pa, argon gas was introduced, the flow rate of Ar gas was adjusted so that the gas pressure inside the vacuum chamber became 2 Pa, and a high frequency of 4.4 W / cm 2 was input to generate plasma. The deposition rate at this time is about 0.2 nm / sec.
Met.

【0073】成膜したアモルファス前駆体膜をSEMで
観察したところ、ガラス基板上に厚さ約120nmのア
モルファス膜が形成されていた。アモルファス膜中には
クラックやポアなどの欠陥が見られず、非常に緻密な膜
が形成されていた。引き続き、このアモルファス膜を空
気中600℃で2時間、加熱処理した。加熱処理によっ
て形成されたFe23−SiO2複合膜をTEMで観察
したところ、一次元的に伸びた針状のヘマタイト(Fe
23)結晶とそのまわりを取り囲むシリカ(SiO2
が共晶組織を形成していることが確認された。ヘマタイ
ト結晶は膜表面から基板との界面に向かって膜表面に垂
直に伸びており、その直径は約4nmであった。
When the formed amorphous precursor film was observed by SEM, an amorphous film having a thickness of about 120 nm was formed on the glass substrate. No defects such as cracks and pores were found in the amorphous film, and a very dense film was formed. Subsequently, the amorphous film was subjected to a heat treatment in air at 600 ° C. for 2 hours. When the Fe 2 O 3 —SiO 2 composite film formed by the heat treatment was observed with a TEM, a needle-like hematite (Fe
2 O 3 ) crystal and silica (SiO 2 ) surrounding it
Formed a eutectic structure. The hematite crystal extended perpendicularly to the film surface from the film surface toward the interface with the substrate, and had a diameter of about 4 nm.

【0074】最後に、上記の方法で熱処理した膜を基板
ごと約6mol/Lの塩酸水溶液に室温で48時間浸漬
し、ヘマタイトのみ取り除いた。ヘマタイトを取り除い
てできた防曇膜の断面をTEMで観察すると、アモルフ
ァスのシリカマトリックスと一次元的に伸びる貫通気孔
が観察された。貫通気孔の直径は、酸処理前のヘマタイ
トの直径とほぼ同じ4nmであり、該貫通気孔がシリカ
膜中に存在することが確認された。膜の比表面積、純水
に対する接触角は、それぞれ約800m2/gおよび8
°であり、呼気を吹きかける実験により実施例1とほぼ
同等の防曇効果があることが確認された。
Finally, the film heat-treated by the above method was immersed together with the substrate in an aqueous solution of about 6 mol / L hydrochloric acid at room temperature for 48 hours to remove only hematite. When the cross section of the antifogging film formed by removing hematite was observed with a TEM, an amorphous silica matrix and through pores extending one-dimensionally were observed. The diameter of the through pore was 4 nm, which was almost the same as the diameter of hematite before the acid treatment, and it was confirmed that the through pore was present in the silica film. The specific surface area of the film and the contact angle with respect to pure water are about 800 m 2 / g and 8 respectively.
°, and it was confirmed by an experiment of blowing the air that the antifogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0075】(実施例14)厚さ1.0mmの耐熱ガラ
ス(コーニング#7059)基板上にFe−Si−Oの
三成分からなるアモルファス前駆体膜をスパッタ法で形
成した。スパッタには、Fe34粉末とSiO2粉末を
それぞれ体積比で70%および30%の割合で混合し焼
結したものをターゲットに用いた。真空槽を5×10-4
Paまで排気した後にアルゴンガスを導入し、真空槽内
部のガス圧が8PaとなるようにArガスの流量を調節
し、4.4W/cm2の高周波を入力してプラズマを発
生させた。このときの成膜速度は約0.1nm/sec
であった。
Example 14 An amorphous precursor film composed of three components of Fe—Si—O was formed on a heat-resistant glass (Corning # 7059) substrate having a thickness of 1.0 mm by a sputtering method. For sputtering, a target obtained by mixing and sintering Fe 3 O 4 powder and SiO 2 powder at a volume ratio of 70% and 30%, respectively, was used. 5 × 10 -4 vacuum chamber
After evacuating to Pa, argon gas was introduced, the flow rate of Ar gas was adjusted so that the gas pressure inside the vacuum tank became 8 Pa, and a high frequency of 4.4 W / cm 2 was input to generate plasma. The deposition rate at this time is about 0.1 nm / sec.
Met.

【0076】成膜したアモルファス前駆体膜をSEMで
観察したところ、ガラス基板上に、厚さ約80nmで、
実施例13とほぼ同様のアモルファス膜が形成されてい
た。アモルファス膜中にはクラックやポアなどの欠陥が
見られず、非常に緻密な膜が形成されていた。引き続
き、このアモルファス膜を空気中600℃で2時間、加
熱処理した。加熱処理によって形成されたFe23−S
iO2複合膜をTEMで観察したところ、実施例13と
同様に、一次元的に伸びた針状のヘマタイトとそのまわ
りを取り囲むシリカが共晶組織を形成していた。ヘマタ
イト結晶は膜表面から基板との界面に向かって膜表面に
垂直に伸びており、その直径は約20nmであった。
When the formed amorphous precursor film was observed by SEM, it was found to have a thickness of about 80 nm on a glass substrate.
An amorphous film almost similar to that of Example 13 was formed. No defects such as cracks and pores were found in the amorphous film, and a very dense film was formed. Subsequently, the amorphous film was subjected to a heat treatment in air at 600 ° C. for 2 hours. Fe 2 O 3 —S formed by heat treatment
Observation of the iO 2 composite film with a TEM revealed that, as in Example 13, the one-dimensionally elongated needle-like hematite and the silica surrounding it formed an eutectic structure. The hematite crystal extended perpendicularly to the film surface from the film surface toward the interface with the substrate, and had a diameter of about 20 nm.

【0077】最後に、上記の方法で熱処理した膜を基板
ごと約6mol/Lの塩酸水溶液に室温で48時間浸漬
し、ヘマタイトのみ取り除いた。膜断面の微細組織をT
EMで観察したところ、酸処理前のヘマタイトの直径と
ほぼ同じ直径の貫通気孔がシリカ膜中に存在することが
確認された。膜の比表面積、純水に対する接触角は、そ
れぞれ約1200m2/gおよび5°であり、呼気を吹
きかける実験により実施例1とほぼ同等の防曇効果があ
ることが確認された。
Finally, the film heat-treated by the above method was immersed together with the substrate in an aqueous solution of about 6 mol / L hydrochloric acid at room temperature for 48 hours to remove only hematite. The fine structure of the film cross section is T
Observation by EM confirmed that through-pores having a diameter substantially equal to the diameter of hematite before the acid treatment were present in the silica film. The specific surface area of the film and the contact angle with respect to pure water were about 1200 m 2 / g and 5 °, respectively, and it was confirmed by an experiment of blowing air that the anti-fogging effect was almost the same as that of Example 1.

【0078】(比較例2)実施例13において得られた
アモルファス前駆体膜を、空気中800℃で1時間、加
熱処理した。加熱処理後の膜をTEMで観察した結果、
ヘマタイト結晶は針状ではなく直径約10nmの球状で
ありシリカマトリックスに包まれるように析出してい
た。引き続き、上記の方法で熱処理した膜を基板ごと約
6mol/Lの塩酸水溶液に浸漬したが、100時間後
にも全てのヘマタイト結晶を取り除くことはできなかっ
た。
Comparative Example 2 The amorphous precursor film obtained in Example 13 was heat-treated at 800 ° C. for 1 hour in air. As a result of observing the film after the heat treatment by TEM,
The hematite crystals were not acicular but spherical, having a diameter of about 10 nm, and were deposited so as to be enveloped in the silica matrix. Subsequently, the film heat-treated by the above method was immersed together with the substrate in a hydrochloric acid aqueous solution of about 6 mol / L, but all the hematite crystals could not be removed even after 100 hours.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明の防曇膜は、膜の一方の表面から
他方の表面まで連続する壁で取り囲まれた一次元的に貫
通する多数の気孔を有しているため、高い防曇性能を保
持しつつ、膜の強度が高く、基体との密着性にも優れて
いる。また、本発明の防曇膜は、多種類の基体に適用で
き、様々な組成で構成できる。
As described above, the anti-fogging film of the present invention has a large number of one-dimensionally penetrated pores surrounded by a continuous wall from one surface to the other surface of the film. , While maintaining high strength and excellent adhesion to the substrate. Further, the anti-fogging film of the present invention can be applied to various kinds of substrates and can be composed of various compositions.

【0080】また、本発明の防曇膜中に含まれる気孔の
直径は1〜500nm程度でほぼ揃っており、数十μm
程度の巨大な孔は存在しない。したがって、空気中に浮
遊するタバコのヤニや各種粉塵などの微粒子がはまりこ
むことがなく、簡単な洗浄でこれらを取り除くことがで
きる。
The diameter of the pores contained in the anti-fogging film of the present invention is substantially uniform at about 1 to 500 nm, and is several tens μm.
There are no such large holes. Therefore, fine particles such as tobacco tar and various dusts floating in the air do not enter, and can be removed by simple washing.

【0081】本発明の防曇膜が、酸化物、炭化物、ホウ
化物、窒化物を主成分とする場合には、鏡、建築用窓ガ
ラス、自動車の風防ガラス、または光学レンズ表面等の
曇り防止用防曇膜などに好適である。また、Cr、N
i、Cu、Au、Al、Ptなどの金属を主成分とする
場合は、反射鏡、カーブミラーの表面コート、赤外線反
射用コーティング用の防曇膜などに好適である。
When the antifogging film of the present invention contains oxides, carbides, borides and nitrides as main components, it prevents fogging of mirrors, architectural window glasses, automobile windshields, optical lens surfaces and the like. Suitable for antifogging films and the like. In addition, Cr, N
When a metal such as i, Cu, Au, Al, or Pt is used as a main component, it is suitable for a reflection mirror, a surface coat of a curve mirror, an anti-fog film for an infrared reflection coating, and the like.

【0082】本発明の防曇膜は、表面から膜内部まで貫
通する気孔を持ち、大きな比表面積を持つことから、触
媒機能および触媒担持機能を付加して表面に付着した有
機物を光分解するなどにより、防汚機能を付加し、防曇
性が永続する膜とすることもできる。
Since the antifogging film of the present invention has pores penetrating from the surface to the inside of the film and has a large specific surface area, it has a catalytic function and a catalyst carrying function to photodecompose organic substances attached to the surface. Thereby, an antifouling function can be added, and the film can have a permanent antifogging property.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の防曇膜を形成する手順を示す模式図。FIG. 1 is a schematic view showing a procedure for forming an antifogging film of the present invention.

【図2】実施例1の防曇膜の液体窒素温度での等温吸脱
着曲線。
FIG. 2 is an isothermal adsorption / desorption curve of the antifogging film of Example 1 at liquid nitrogen temperature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:基体 2:柱状相 3:マトリックス相 4:複合膜 5:本発明の防曇膜 6:アモルファス前駆体膜 1: substrate 2: columnar phase 3: matrix phase 4: composite film 5: anti-fogging film of the present invention 6: amorphous precursor film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基体上に一次元的に成長した多数の柱状相
と、それを取り囲むマトリックス相とからなる複合膜中
の、一次元的に成長した柱状相を除去することにより形
成された、膜の一方の表面から他方の表面まで連続する
壁で取り囲まれた一次元的に貫通する多数の気孔を有す
る防曇膜であって、水に対する接触角が30°以下であ
ることを特徴とする防曇膜。
1. A composite film formed by removing a one-dimensionally grown columnar phase in a composite film comprising a plurality of one-dimensionally grown columnar phases on a substrate and a matrix phase surrounding the columnar phase. An antifogging film having a number of one-dimensionally penetrating pores surrounded by a continuous wall from one surface of the film to the other surface, wherein a contact angle with water is 30 ° or less. Anti-fog film.
【請求項2】前記防曇膜が、酸化物、炭化物、ホウ化
物、窒化物および金属から選ばれた1種以上からなる請
求項1に記載の防曇膜。
2. The anti-fogging film according to claim 1, wherein said anti-fogging film comprises at least one selected from oxides, carbides, borides, nitrides and metals.
【請求項3】前記一次元的に貫通する気孔の平均孔径が
1〜500nmである請求項1または2に記載の防曇
膜。
3. The antifogging film according to claim 1, wherein the pores penetrating one-dimensionally have an average pore diameter of 1 to 500 nm.
【請求項4】前記防曇膜の比表面積が20〜2000m
2/gである請求項1、2または3に記載の防曇膜。
4. The antifogging film has a specific surface area of 20 to 2,000 m.
The antifogging film according to claim 1, 2 or 3, which is 2 / g.
【請求項5】基体上に、請求項1、2、3または4に記
載の防曇膜を有する防曇膜付き基体。
5. A substrate provided with the anti-fogging film according to claim 1, 2, 3 or 4 on the substrate.
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