JP2005035249A - 有機ガラスおよび有機ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機ガラスにおいて、特に耐摩耗性に優れた新規な有機ガラスとその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の有機ガラスは、透明性樹脂基板１と、基板１の表面に形成された樹脂プライマーからなるプライマー層２と、プライマー層２の上に形成された酸化ケイ素からなるハードコート層３と、を有することを特徴とする。
また、本発明の有機ガラスの製造方法は、透明性樹脂基板１の表面に樹脂プライマーからなるプライマー層２を形成するプライマー層形成工程と、物理的蒸着法によりプライマー層２の上に基板１の温度を１００℃以下に保って酸化ケイ素からなるハードコート層３を形成するハードコート層形成工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、窓ガラス等に用いられる有機ガラスにおいて、特に耐摩耗性に優れた新規な有機ガラスとその製造方法に関する。

樹脂材料は、耐衝撃性、軽量性などの特徴を生かして、多方面の用途で幅広く利用されている。中でも、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリスチレン等に代表される透明樹脂材料は、比重が小さく、加工が容易で、無機ガラスに比べて衝撃に強いという特徴を生かし、耐衝撃性ガラスとして、窓ガラスのみならず水槽などの特殊な用途に、また、レンズや光ファイバーなどの光学分野に進出している。反面、透明樹脂材料は、拭掃作業や摩擦などにより表面が傷つきやすく光沢や透明性が失われる、有機溶剤に侵されやすい、また、耐候性（例えば、紫外線や赤外線に対する光安定性）、耐熱性に劣る、等々の欠点を有する。特に、自動車用の窓ガラスとして樹脂材料を用いる場合、フロントガラスでのワイパー作動時やサイドガラスの昇降時に発生するガラス表面の傷を防止する必要がある。

従来、耐摩耗性を向上させて表面の傷を防止することを目的として、メラミン樹脂系、ポリシロキサン系、アクリル系などの有機系のハードコートにより樹脂材料の表面を被覆することが知られている。しかしながら、樹脂材料と上記有機系のハードコートとは密着性が低く、ハードコートは可撓性が乏しいので、硬化時に内部に歪みが発生すると、ハードコートは少しの外力で亀裂や剥離を生じやすい。そのため、有機系のハードコートでは、板ガラスと同等な表面特性を有する樹脂材料を得ることが困難であった。

そこで、特許文献１では、透明樹脂基板と、その透明樹脂基板の表面に形成されたアクリル樹脂を含む樹脂組成物からなる第１層と、第１層の上に形成されたシロキサン系の硬化塗膜とからなる、耐摩耗性に優れた透明プラスチック複合体を開示している。特許文献１において、シロキサン系の硬化塗膜は、テトラアルコキシシランの加水分解縮合物を含む硬化塗膜である。しかしながら、テトラアルコキシシランのうち、テトラメトキシシランやテトラエトキシシランは、ＰＲＴＲや危険物第４類に指定されているものであり、使用に関して注意を要する。

また、有機系のハードコート以外の表面処理法として、蒸着などによる各種表面コーティングも知られている。しかしながら、樹脂材料では耐熱温度が低いため、表面処理法に限りがある。
特開２００１−２３２７２８号公報

本願発明者は、上記問題点に着目し、シロキサン系の硬化塗膜に代表される有機系のコーティングを用いることなく、耐摩耗性などの優れた特性を有する有機ガラスが得られることに想到した。

すなわち、本発明の目的は、有機ガラスにおいて、特に耐摩耗性に優れた新規の有機ガラスとその製造方法を提供することにある。

本発明の有機ガラスは、透明性樹脂基板と、該基板の表面に形成された樹脂プライマーからなるプライマー層と、該プライマー層の上に形成された酸化ケイ素からなるハードコート層と、を有する。本発明の有機ガラスは、表面に酸化ケイ素からなるハードコート層を有するため、耐摩耗性に優れる。

ハードコート層は、物理的成膜法により成膜された蒸着膜であるのが好ましく、特に、ハードコート層は、前記基板の温度を１００℃以下に保って成膜された蒸着膜であるのが好ましい。また、ハードコート層は、非晶質を含むのが好ましい。さらに、ハードコート層は、膜厚が２μｍ以上であるのが好ましく、このため、有機ガラスの耐摩耗性が向上する。

透明樹脂基板は、前記プライマー層との界面にオゾン水処理により形成された粗面を有するのが好ましい。基板が粗面を有することにより、基板とプライマー層との密着性が良好となる。また、この際、オゾン水濃度が５〜２０ｐｐｍであるのが好ましい。

プライマー層は、酸化物微粒子を含む層であるのが好ましい。プライマー層には各種微粒子を容易に混入することができ、この微粒子の種類により有機ガラスに更なる特性を付加することが可能となる。この際、プライマー層は、前記アクリル系プライマーと前記酸化物微粒子との質量比が１：１〜２：１であるのが好ましい。

また、酸化物微粒子は、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化セリウム、および、スズを含む酸化インジウムのうちの少なくとも１種からなるのが好ましい。そして、前記酸化物微粒子は、酸化ケイ素を６０％以上含むのが好ましい。酸化ケイ素を６０％以上含むプライマー層は、耐摩耗性に優れる。

また、プライマー層は、アクリル系プライマーからなるのが好ましい。

本発明の有機ガラスの製造方法は、透明性樹脂基板の表面に樹脂プライマーからなるプライマー層を形成するプライマー層形成工程と、物理的成膜法により前記プライマー層の上に前記基板の温度を１００℃以下に保って酸化ケイ素からなるハードコート層を形成するハードコート層形成工程と、を有することを特徴とする。本発明の有機ガラスの製造方法は、表面に酸化ケイ素からなるハードコート層を形成するため、有機系のハードコートを用いることなく、耐摩耗性に優れた有機ガラスを得ることができる。

ハードコート層は、膜厚が２μｍ以上であるのが望ましく、このため、有機ガラスの耐摩耗性が向上する。また、ハードコート層は、スパッタリング法または真空蒸着法により成膜を行うのが望ましい。

さらに、前記プライマー層形成工程の前に、プライマー層が形成される前記透明樹脂基板の表面をオゾン水により粗面とするオゾン水処理工程を有するのが望ましい。基板の表面を粗面とすることにより、基板とプライマー層との密着性が良好となる。また、この際、オゾン水濃度が５〜２０ｐｐｍであるのが望ましい。

プライマー層は、酸化物微粒子を含む層であるのが望ましい。プライマー層には各種微粒子を容易に混入することができ、この微粒子の種類により有機ガラスに更なる特性を付加することが可能となる。この際、プライマー層は、前記樹脂プライマーと前記酸化物微粒子との質量比が１：１〜２：１であるのが望ましい。

また、酸化物微粒子は、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化セリウム、および、スズを含む酸化インジウムのうちの少なくとも１種からなるのが望ましい。そして、酸化物微粒子は、酸化ケイ素を６０％以上含むのが望ましい。酸化ケイ素を６０％以上含むプライマー層は、耐摩耗性に優れる。

また、プライマー層は、アクリル系プライマーからなるのが望ましい。

本発明の有機ガラスは、透明性樹脂基板と、該基板の表面に形成された樹脂プライマーからなるプライマー層と、該プライマー層の上に形成された酸化ケイ素からなるハードコート層と、を有する。本発明の有機ガラスは、表面に酸化ケイ素からなるハードコート層を有するため、耐摩耗性に優れる。

また、本発明の有機ガラスの製造方法は、透明性樹脂基板の表面に樹脂プライマーからなるプライマー層を形成するプライマー層形成工程と、物理的成膜法により前記プライマー層の上に前記基板の温度を１００℃以下に保って酸化ケイ素からなるハードコート層を形成するハードコート層形成工程と、を有することを特徴とする。本発明の有機ガラスの製造方法は、表面に酸化ケイ素からなるハードコート層を形成するため、有機系のハードコートを用いることなく、耐摩耗性に優れた有機ガラスを得ることができる。

プライマー層には各種微粒子を容易に混入することができるため、紫外線や赤外線を吸収・遮断したり、プライマー層の硬度を上げるなど、さらなる特性を付加することが可能となる。また、透明樹脂基板は、前記プライマー層との界面にオゾン水処理により形成された粗面を有するのが好ましく、基板が粗面を有することにより、基板とプライマー層との密着性が良好となる。

本発明の有機ガラスおよび有機ガラスの製造方法の実施の形態を説明する。

［有機ガラス］
本発明の有機ガラスは、透明性樹脂基板と、該基板の表面に形成された樹脂プライマーからなるプライマー層と、該プライマー層の上に形成された酸化ケイ素からなるハードコート層と、を有する。

透明樹脂基板は、有機ガラスの用途に応じて十分な透明性や耐衝撃性などの特性を有する樹脂材料からなる基板であれば特に限定はない。例えば、自動車の窓ガラスに用いる有機ガラスであれば、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン等が好ましい。また、透明樹脂基板は、その厚さが２〜６ｍｍであるのが好ましく、自動車用の窓ガラスであれば、４〜６ｍｍであるのが好ましい。

プライマー層は、透明性樹脂基板の表面に形成された樹脂プライマーからなる。プライマー層は、透明樹脂基板とハードコート層との密着性を向上させる。また、樹脂プライマーからなるプライマー層は、特性の異なる樹脂プライマー同士を混合したり、金属や酸化物などの微粒子等を混入することにより、硬度、耐摩耗性、光に対する特性といった更なる特性を容易に付加することができる。プライマー層を形成する樹脂プライマーは、有機ガラスの使用に十分な透明性を有する一般的な樹脂プライマーであればに特に限定はないが、好ましい樹脂プライマーとして、各種ブロックイソシアネート成分およびポリオール成分からなるウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂、およびポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ホスファゼンアクリレート、メラミンアクリレート、アミノアクリレートなどの多官能アクリル樹脂を挙げることができる。また、これらは単独でも２種以上を併用して使用することもできる。これらの中でも特に好ましくは、主として各種アクリル樹脂を含むアクリル系プライマーである。

なお、プライマー層を形成する透明性樹脂基板の表面、つまりプライマー層との界面には、オゾン水処理により形成された粗面を有するのが好ましい。オゾン水処理を施された樹脂基板の表面は、オゾンの強い酸化作用により異物が除去され清浄表面となり、ミクロンオーダー以下の微細な穴が無数に形成される。そのため、透明性樹脂基板とプライマー層との密着性が向上する。この際、オゾン水は、その濃度が５〜２０ｐｐｍであるのが好ましい。５ｐｐｍ以下では基板表面が十分に酸化されず、２０ｐｐｍ以上では表面が酸化され過ぎるため、密着性が低下する。なお、オゾン水処理の際の処理時間は、オゾン水の濃度にもよるが、１〜１５分、が好ましく、より好ましくは２〜１０分である。１分以下では、基板表面が十分に酸化されず、１５分以上では表面が酸化され過ぎるため、密着性が低下する。

また、プライマー層は、酸化物微粒子を含む層であるのが好ましい。プライマー層が酸化物微粒子を含むことにより、紫外線や赤外線を吸収および／または遮断する、プライマー層の硬度を向上させる、といった特性を付加することができる。この際、プライマー層を形成する樹脂プライマーと酸化物微粒子との質量比が１：１〜２：１であるのが好ましい。酸化物微粒子が上記範囲より多いと、可視光透過率およびプライマー層の密着性を保持する効果が弱くなり、プライマー層の上に形成されるハードコート層に剥離やひび割れが発生する原因となる。また、酸化物微粒子が上記範囲より少ないと、酸化物微粒子を混入したことで付加された特性が効果的に発揮されない。なお、酸化物微粒子の平均粒径は、１〜１０ｎｍφ程度のものが好ましい。

酸化物微粒子としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、酸化セリウム（ＣｅＯ）、および、スズを含む酸化インジウム（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）等が好ましい。これらの微粒子をプライマー層に混入することにより、ＳｉＯ₂ 粒子はプライマー層の硬度を向上させ、ＴｉＯ₂ 粒子、ＣｅＯ粒子、ＩＴＯ粒子は紫外線や赤外線を吸収および／または遮断する効果を発揮する。有機ガラスが紫外線や赤外線を吸収および／または遮断するプライマー層を有することにより、樹脂基板への紫外線や赤外線の照射が緩和されるので、樹脂基板の劣化を防止することができ、耐候性（光安定性）に優れた有機ガラスとなる。そして、この有機ガラスを家屋や自動車の窓ガラスとして用いた場合、室内への紫外線照射が緩和される。また、酸化物微粒子は、ＳｉＯ₂ 粒子を６０質量％以上含むのが好ましい。ＳｉＯ₂ 粒子を６０質量％以上含むプライマー層を有する有機ガラスは耐摩耗性に優れ、例えば自動車用の窓ガラスとして好適である。

なお、プライマー層の厚さは、プライマーとして用いる樹脂プライマーの種類や混合する微粒子の種類にもよるが、基板とハードコート層とを十分に接着し、酸化物微粒子を保持できる厚さであれば良く、４〜６μｍが好ましい。

ハードコート層は、プライマー層の上に形成され、酸化ケイ素からなる。ハードコート層は、樹脂基板およびプライマー層を保護する役割を果たす。ハードコート層の形成方法に特に限定はなく、通常行われている方法で成膜すればよいが、好ましくは物理的成膜法、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法などが望ましい。また、成膜の際の基板の温度は、その基板の耐熱温度以下、好ましくは１００℃以下で成膜を行う。なお、成膜方法に関しては、［有機ガラスの製造方法］にて後述する。

また、ハードコート層は、非晶質を含むのが好ましい。非晶質を含むハードコート層は、ハードコート層とプライマー層、また、ハードコート層と樹脂基板との応力差が緩和されるため、内部に歪みが発生することが抑制され、密着性や耐摩耗性に優れたハードコート層となると考えられる。なお、基板の温度を１００℃以下に保って成膜された酸化ケイ素膜は、非晶質膜となる。また、ハードコート層は、膜厚が２μｍ以上であるのが好ましい。２μｍ以上のハードコート膜は、硬度の低い下層のプライマー層の影響を避けることができ、耐摩耗性に優れる。ハードコート膜の膜厚は、樹脂プライマーと酸化物粒子との質量比にもよるが、２〜８μｍが好ましく、特に好ましくは、２〜７μｍである。例えば、樹脂プライマー：ＳｉＯ₂ 粒子＝１：１の質量比であれば、７μｍを越えてハードコート膜を成膜すると、ハードコート膜にクラックが発生する。また、樹脂プライマー：ＳｉＯ₂ 粒子＝２：１の質量比であれば、８μｍを越えてハードコート膜を成膜すると、ハードコート膜にクラックが発生する。

本発明の有機ガラスは、航空機、車輛、自動車の窓、建設機械の窓、ビル、家、ガレージ、温室、アーケードなどの窓、前照灯レンズ、光学用のレンズ、眼鏡、ゴーグルなどの各種レンズ等にも好適に使用することができる。また、本発明の有機ガラスは、上記の積層構造に限るものではなく、樹脂基板の裏面などに、さらに他の層を形成してもよい。

［有機ガラスの製造方法］
本発明の有機ガラスの製造方法は、プライマー層形成工程と、ハードコート層形成工程と、を有する。

プライマー層形成工程では、透明性樹脂基板の表面に樹脂プライマーからなるプライマー層を形成する。プライマー層を形成する樹脂プライマーは、有機ガラスの使用に十分な透明性を有する一般的な樹脂プライマーであればに特に限定はないが、望ましい樹脂プライマーとして、各種ブロックイソシアネート成分およびポリオール成分からなるウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂、およびポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ホスファゼンアクリレート、メラミンアクリレート、アミノアクリレートなどの多官能アクリル樹脂を挙げることができる。また、これらは単独でも２種以上を併用して使用することもできる。これらの中でも特に望ましくは、主として各種アクリル樹脂を含むアクリル系プライマーである。

また、プライマー層をなす樹脂プライマーに、金属や酸化物などの微粒子を混入してもよい。プライマー層に微粒子を含ませることにより、硬度、耐摩耗性、光に対する特性といった更なる特性を容易に付加することができる。例えば、プライマー層は酸化物微粒子を含むのが望ましく、紫外線や赤外線を吸収および／または遮断する、プライマー層の硬度を向上させる、といった特性を付加することができる。この際、プライマー層を形成する樹脂プライマーと酸化物微粒子との質量比が１：１〜２：１で混合されるのが望ましい。酸化物微粒子が上記範囲より多いと、可視光透過率およびプライマー層の密着性を保持する効果が弱くなり、ハードコート層の成膜後に剥離やひび割れが発生する原因となる。また、酸化物微粒子が上記範囲より少ないと、酸化物微粒子を混入したことで付加された特性が効果的に発揮されない。なお、樹脂プライマーに混入する酸化物微粒子の平均粒径は、１〜１０ｎｍφ程度のものが望ましい。

酸化物微粒子としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、酸化セリウム（ＣｅＯ）、および、スズを含む酸化インジウム（ＩＴＯ）等が望ましい。これらの微粒子をプライマー層に混入することにより、ＳｉＯ₂ 粒子はプライマー層の硬度を向上させ、ＴｉＯ₂ 粒子、ＣｅＯ粒子、ＩＴＯ粒子は紫外線や赤外線を吸収および／または遮断する効果を発揮する。プライマー層に紫外線や赤外線を吸収および／または遮断する微粒子を混入することにより、樹脂基板への紫外線や赤外線の照射が緩和され、耐候性（光安定性）に優れた有機ガラスを製造することができる。そして、得られた有機ガラスは、紫外線および／または赤外線遮断ガラスとなり、自動車や家屋の窓ガラスとして有効である。また、酸化物微粒子は、ＳｉＯ₂ 粒子を６０質量％以上含むのが望ましい。ＳｉＯ₂ 粒子を６０質量％以上含ませることにより、耐摩耗性に優れ、例えば自動車用の窓ガラスとして好適な有機ガラスが得られる。

必要な特性に応じて酸化物微粒子などを調製された樹脂プライマーは、透明性樹脂基板の表面にプライマー層として形成される。プライマー層の成膜方法としては、従来用いられている方法であれば特に限定はないが、バーコート法、ディップコート法、フローコート法、スプレーコート法、スピンコート法、ローラーコート法などが望ましい。なお、プライマー層は、プライマー層に用いる樹脂プライマーの種類や混合する微粒子の種類にもよるが、基板とハードコート層とを十分に接着し、酸化物微粒子を保持できる厚さであれば良く、４〜６μｍ形成するのが望ましい。

ハードコート層形成工程では、物理的成膜法によりプライマー層の上に透明樹脂基板の温度を１００℃以下に保って酸化ケイ素からなるハードコート層を形成する。ハードコート層は、樹脂基板およびプライマー層を保護する役割を果たす。

ハードコート層は、２μｍ以上であるのが望ましい。ハードコート膜を２μｍ以上成膜すると、硬度の低い下層のプライマー層の影響を避けることができ、耐摩耗性に優れた有機ガラスが得られる。ハードコート膜の膜厚は２〜８μｍが望ましく、特に望ましくは、２〜７μｍである。

酸化ケイ素からなるハードコート層は、その形成方法に限定はなく、通常行われている方法であればよい。例えば、スパッタリング法、真空蒸着法などにより成膜するのが望ましい。この際、透明樹脂基板の温度は、１００℃以下に保つ。１００℃以上になると、基板である透明樹脂の耐熱温度を超える場合があり、基板が劣化するため望ましくない。基板の温度を１００℃以下に保つ方法としては、基板温度が上昇しにくい成膜法を選択したり、成膜中に基板を冷却する冷却手段を設置したり等すればよい。

また、ハードコート層は、非晶質を含むのが望ましい。非晶質を含むハードコート層は、ハードコート層とプライマー層、また、ハードコート層と樹脂基板との応力差が緩和されるため、内部に歪みが発生することが抑制され、密着性や耐摩耗性に優れたハードコート層となると考えられる。なお、基板の温度を１００℃以下に保って成膜された酸化ケイ素膜は、非晶質膜となる。

さらに、プライマー層形成工程の前に、プライマー層が形成される前記透明樹脂基板の表面をオゾン水により粗面とするオゾン水処理工程を有してもよい。オゾン水処理工程では、オゾン水の強い酸化力により、樹脂基板表面にミクロンオーダー以下の微細な穴を無数に形成する。そのため、基板表面は粗面となり、基板とプライマー層との密着性が向上する。この際、オゾン水は、オゾン水濃度が５〜２０ｐｐｍであるのが望ましい。５ｐｐｍ以下では基板表面が十分に酸化されず、２０ｐｐｍ以上では表面が酸化され過ぎるため、次工程で形成されるプライマー層の密着性が低下する。なお、オゾン水処理の際の処理時間は、オゾン水の濃度にもよるが、１〜１５分、が好ましく、より好ましくは２〜１０分である。１分以下では、基板表面が十分に酸化されず、１５分以上では表面が酸化され過ぎるため、密着性が低下する。

なお、透明樹脂基板は、有機ガラスの用途に応じて十分な透明性や耐衝撃性などの特性を有する樹脂材料からなる基板であれば特に限定はない。例えば、自動車の窓ガラスに用いる有機ガラスであれば、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン等を用いるのが望ましい。また、透明樹脂基板は、その厚さが２〜６ｍｍであるのが好ましく、自動車用の窓ガラスであれば、４〜６ｍｍであるのが望ましい。

また、本発明の有機ガラスの製造方法は、上記の工程に限るものではなく、樹脂基板の裏面などに、さらに他の層を形成する工程を有してもよい。

本発明の有機ガラスおよび有機ガラスの製造方法の実施例を、図を用いて説明する。なお、図１は、以下に示すＮｏ．１〜１０までの有機ガラスの断面を模式的に示した断面図である。

（試料１）
透明樹脂基板としてポリカーボネート（１５０ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ）の基板１を準備した。基板１は１２０℃で２時間熱処理を行い、その後、オゾン水処理を行った。この際、オゾン水濃度は１０ｐｐｍ、処理時間は３分であった。オゾン水処理により、基板１の表面に粗面１’を得た。

アクリル系プライマー（大橋化学工業製ＧＯ−１００（Ｅ）クリアタイプ）に酸化物微粒子を混合し、樹脂プライマーを得た。酸化物微粒子は、平均粒径が５μｍφのＳｉＯ₂ 粒子９０質量％と１０μｍφのＣｅＯ₂ 粒子１０質量％とからなる混合粒子とした。また、アクリル系プライマーと酸化物微粒子の質量比は、１０：７（アクリル系プライマー５００ｇ、酸化物微粒子３５０ｇ）とした。

基板１のオゾン水処理を施した表面（粗面１’）に、スピンコート法により樹脂プライマーを塗布し、プライマー層２を形成した。プライマー層２の膜厚は、１０μｍであった。

次に、真空蒸着法により、プライマー層２の上に膜厚２μｍの酸化ケイ素膜を成膜し、ハードコート層３を得た。なお、成膜条件は表１に示すとおりであった。

以上のようにして得られた有機ガラスをＮｏ．１とした。

（試料２）
上記試料１において、オゾン水処理のオゾン水濃度を１０ｐｐｍとした。また、アクリル系プライマーと酸化物微粒子の質量比を３：２（アクリル系プライマー３００ｇ、酸化物微粒子２００ｇ）とし、酸化物微粒子を平均粒径が５μｍφのＳｉＯ₂ 粒子６０質量％と１０μｍφのＣｅＯ₂ 粒子２０質量％と１０μｍφのＩＴＯ粒子２０質量％とからなる混合粒子とし、ハードコート層の膜厚を４μｍとした他は、試料１と同様にして、Ｎｏ．２の有機ガラスを得た。

（試料３）
オゾン水処理のオゾン水濃度を３０ｐｐｍとし、アクリル系プライマーと酸化物微粒子の質量比を３：２（アクリル系プライマー３００ｇ、酸化物微粒子２００ｇ）とした他は、試料１と同様にして、Ｎｏ．３の有機ガラスを得た。

（試料４）
アクリル系プライマーと酸化物微粒子の質量比を２：３（アクリル系プライマー３００ｇ、酸化物微粒子４５０ｇ）とした他は、試料１と同様にして、Ｎｏ．４の有機ガラスを得た。

（試料５）
アクリル系プライマーと酸化物微粒子の質量比を３：２（アクリル系プライマー３００ｇ、酸化物微粒子２００ｇ）とし、酸化物微粒子を平均粒径が５μｍφのＳｉＯ₂ 粒子４０質量％と１０μｍφのＣｅＯ₂ 粒子４０質量％と１０μｍφのＩＴＯ粒子２０質量％とからなる混合粒子とした他は、試料１と同様にして、Ｎｏ．５の有機ガラスを得た。

（試料６）
アクリル系プライマーと酸化物微粒子の質量比を３：２（アクリル系プライマー３００ｇ、酸化物微粒子２００ｇ）とした他は、試料１と同様にして、Ｎｏ．６の有機ガラスを得た。

（試料７）
アクリル系プライマーと酸化物微粒子の質量比を３：１（アクリル系プライマー３００ｇ、酸化物微粒子１００ｇ）とした他は、試料１と同様にして、Ｎｏ．７の有機ガラスを得た。

（試料８）
アクリル系プライマーと酸化物微粒子の質量比を２：１（アクリル系プライマー２００ｇ、酸化物微粒子１００ｇ）とした他は、試料１と同様にして、Ｎｏ．８の有機ガラスを得た。

（試料９）
アクリル系プライマーと酸化物微粒子の質量比を１：１（アクリル系プライマー３００ｇ、酸化物微粒子３００ｇ）とした他は、試料１と同様にして、Ｎｏ．９の有機ガラスを得た。

（試料１０）
アクリル系プライマーと酸化物微粒子の質量比を３：４（アクリル系プライマー３００ｇ、酸化物微粒子４００ｇ）とした他は、試料１と同様にして、Ｎｏ．１０の有機ガラスを得た。

［評価］
Ｎｏ．１〜１０の有機ガラスに対して耐摩耗性試験、冷熱繰り返し試験、耐湿性試験、耐碁盤目性試験、および可視光透過率測定を行った。

耐摩耗性試験、耐湿性試験および可視光透過率測定は、ＪＩＳ Ｒ３２１２（自動車用ガラス試験法）に従って行った。また、冷熱繰り返し試験および耐碁盤目性試験は、ＪＩＳ Ｄ０２０２（自動車部品の塗膜通則）に従って行った。各試験の結果を、有機ガラスの製作条件と合わせて表２に示す。なお、表２において（樹脂：粒子）とは、樹脂はアクリル系プライマー、粒子は酸化物微粒子である。

表２において、耐摩耗性試験の結果は、摩耗による曇価増加分ΔＨ［％］で示した。冷熱繰り返し試験および耐湿性試験の結果は、試験後の試料表面を目視により評価したものである。また、耐碁盤目性試験の結果は、１００個の碁盤目（分母）のうち試験後においても剥離しなかった碁盤目の数（分子）を示したものである。

また、Ｘ線回折（ＸＲＤ）を行った。ＸＲＤによれば、Ｎｏ．１〜１０の有機ガラスでは非晶質酸化ケイ素のハローが見られた。つまり、ハードコート層は非晶質であった。

Ｎｏ．１〜１０の有機ガラスのうち、いずれの有機ガラスも、曇価増加分ΔＨが６％以下であり、優れた耐摩耗性を有する有機ガラスであった。

３０ｐｐｍの濃度のオゾン水でオゾン水処理を行ったＮｏ．３の有機ガラスは、成膜後に試料の端部に剥離が発生し密着性に劣るものの、冷熱繰り返し試験や耐湿性試験後に新たな剥離は見られず、耐摩耗性にも優れた有機ガラスであった。また、ＳｉＯ₂ 粒子が４０質量％であるＮｏ．５の有機ガラスは、曇価増加分ΔＨが５％以上であるが、冷熱繰り返し試験や耐湿性試験後に試料表面に変化は見られず、耐候性に優れた有機ガラスであった。

Ｎｏ．４およびＮｏ．１０の有機ガラスは、共にアクリル系プライマーの質量よりも酸化物微粒子の質量の多いものであり、冷熱繰り返し試験や耐湿性試験後に試料表面に剥離や亀裂が見られたが、特に優れた耐摩耗性（ΔＨが０．９と１．１）を示した。

アクリル系プライマーと酸化物微粒子の質量比が３：１であるＮｏ．７の有機ガラスは、曇価増加分ΔＨが５％以上であるが、冷熱繰り返し試験後に試料表面に変化は見られず、耐候性に優れた有機ガラスであった。

Ｎｏ．１，２，６，８，９の有機ガラスは、密着性が高く成膜後の剥離も見られず、耐摩耗性に優れ（ΔＨが４％以下）、耐候性にも優れ、可視光透過率の高いものを選択すれば、自動車用の有機ガラスとして好適である。

なお、Ｎｏ．５の有機ガラスにおいて、透明樹脂基板をガラス基板に代えて成膜後、分光測定を行ったところ、紫外線透過率は約１０％、赤外線透過率は約５０％であった。すなわち、Ｎｏ．５の有機ガラスは、Ｎｏ．５のプライマー層およびハードコート層で紫外線と赤外線を吸収・遮断し、紫外線と赤外線の照射による樹脂製の基板１の劣化を防止できるため、同様の層を有するＮｏ．５は耐候性に優れた有機ガラスである。

本発明の有機ガラスの断面を模式的に示した断面図である。

符号の説明

１：基板
１’：粗面
２：プライマー層
３：ハードコート層

Claims (22)

1. 透明性樹脂基板と、該基板の表面に形成された樹脂プライマーからなるプライマー層と、該プライマー層の上に形成された酸化ケイ素からなるハードコート層と、を有することを特徴とする有機ガラス。
2. 前記ハードコート層は、物理的成膜法により成膜された蒸着膜である請求項１記載の有機ガラス。
3. 前記ハードコート層は、前記基板の温度を１００℃以下に保って成膜された蒸着膜である請求項１または２記載の有機ガラス。
4. 前記ハードコート層は、非晶質を含む請求項１〜３のいずれかに記載の有機ガラス。
5. 前記ハードコート層は、膜厚が２μｍ以上である請求項１〜４のいずれかに記載の有機ガラス。
6. 前記透明樹脂基板は、前記プライマー層との界面にオゾン水処理により形成された粗面を有する請求項１記載の有機ガラス。
7. 前記オゾン水処理は、オゾン水濃度が５〜２０ｐｐｍである請求項６記載の有機ガラス。
8. 前記プライマー層は、酸化物微粒子を含む層である請求項１記載の有機ガラス。
9. 前記プライマー層は、前記樹脂プライマーと前記酸化物微粒子との質量比が１：１〜２：１である請求項８記載の有機ガラス。
10. 前記酸化物微粒子は、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化セリウム、および、スズを含む酸化インジウムのうちの少なくとも１種からなる請求項８または９記載の有機ガラス。
11. 前記酸化物微粒子は、酸化ケイ素を６０％以上含む請求項８〜１０のいずれかに記載の有機ガラス。
12. 前記樹脂プライマーは、アクリル系プライマーである請求項１記載の有機ガラス。
13. 透明性樹脂基板の表面に樹脂プライマーからなるプライマー層を形成するプライマー層形成工程と、
    物理的成膜法により前記プライマー層の上に前記基板の温度を１００℃以下に保って酸化ケイ素からなるハードコート層を形成するハードコート層形成工程と、
    を有することを特徴とする有機ガラスの製造方法。
14. 前記ハードコート層は、膜厚が２μｍ以上である請求項１３記載の有機ガラスの製造方法。
15. 前記ハードコート層は、スパッタリング法または真空蒸着法により成膜を行う請求項１３または１４記載の有機ガラスの製造方法。
16. さらに、前記プライマー層形成工程の前に、プライマー層が形成される前記透明樹脂基板の表面をオゾン水により粗面とするオゾン水処理工程を有する請求項１３記載の有機ガラスの製造方法。
17. 前記オゾン水は、オゾン水濃度が５〜２０ｐｐｍである請求項１６記載の有機ガラスの製造方法。
18. 前記プライマー層は、酸化物微粒子を含む層である請求項１３記載の有機ガラスの製造方法。
19. 前記プライマー層は、前記樹脂プライマーと前記酸化物微粒子との質量比が１：１〜２：１である請求項１８記載の有機ガラスの製造方法。
20. 前記酸化物微粒子は、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化セリウム、および、スズを含む酸化インジウムのうちの少なくとも１種からなる請求項１８または１９に記載の有機ガラスの製造方法。
21. 前記酸化物微粒子は、酸化ケイ素を６０％以上含む請求項１８〜２０のいずれかに記載の有機ガラスの製造方法。
22. 前記樹脂プライマーは、アクリル系プライマーである請求項１３記載の有機ガラスの製造方法。

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