JP2010231201A - Fine structure, and fine structure molding and automobile component including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撥水機能及び反射防止機能を有する微細構造体に関し、更に詳細には、その表面に形成されている微細突起が、外部からの摩擦等によって損傷、破壊されることが抑制された微細構造体、これを備えた微細構造成形体及び自動車用部品に関する。 The present invention relates to a fine structure having a water repellent function and an antireflection function. More specifically, the fine protrusions formed on the surface of the fine structure are suppressed from being damaged or destroyed by external friction or the like. The present invention relates to a fine structure, a fine structure molded body including the fine structure, and an automotive part.
微細構造体は、表面に微細突起を備えた構造を有し、撥水機能や反射防止機能を発揮するので、様々な基材表面に微細構造体を適用することによって、その基材表面に光の反射防止機能や、液体、特に水の付着を防ぐ撥水機能等の機能を付与することができる。 A fine structure has a structure with fine protrusions on the surface, and exhibits a water repellent function and an antireflection function. Therefore, by applying a fine structure to various substrate surfaces, light can be applied to the substrate surface. It is possible to provide a function such as an antireflection function and a water repellent function for preventing liquid, particularly water from adhering.
例えば、微細構造体は、反射防止機能を付与するために、液晶ディスプレイやCRTディスプレイ等各種のディスプレイ装置に好適に用いられる。また、車両、船舶、航空機などの各種ウインドウパネルに用いられることで、その撥水機能によりワイパーの要らないウインドウパネルを実現し、部品数の削減や生産工数削減によって、コストを削減することが期待されている。更に、ボディパネルに用いることで、水しみ等の汚れを防ぐことができるものと期待されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, the fine structure is suitably used for various display devices such as a liquid crystal display and a CRT display in order to provide an antireflection function. In addition, it can be used for various types of window panels such as vehicles, ships, aircraft, etc., and its water-repellent function realizes a window panel that does not require a wiper. Has been. Furthermore, it is expected that dirt such as water stains can be prevented by using the body panel (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の微細構造体では、例えば車両のウインドウパネルに用いられた場合、雨の衝突や、表面の布拭き取り等によって、微細構造が容易に破壊されるため、短期間のうちに撥水性が損なわれてしまうという問題がある。 However, in the fine structure described in Patent Document 1, for example, when used in a window panel of a vehicle, the fine structure is easily destroyed due to rain collision or surface cloth wiping. There is a problem that the water repellency is impaired.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、雨の衝突や表面の布拭き取り等の外部からの摩擦によって、容易に微細構造が破壊されることのない耐摩耗性に優れた微細構造体、これを備えた微細構造成形体及び自動車用部品を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is to easily destroy the microstructure due to external friction such as rain collision or surface cloth wiping. An object of the present invention is to provide a fine structure excellent in abrasion resistance, a fine structure molded body provided with the fine structure, and an automobile part.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、微細構造体において所定のピッチ間隔以下で微細突起を配置し、該微細突起が、基部と、該基部を被覆し該基部より弾性率の低い被覆部とを有することにより上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have arranged fine protrusions at a predetermined pitch interval or less in a fine structure, and the fine protrusions cover the base and the base, and the base It has been found that the above object can be achieved by having a coating portion having a lower modulus of elasticity, and the present invention has been completed.
即ち、本発明の微細構造体は、微細突起が50μm以下のピッチで複数配置され、該微細突起が、基部と、該基部を被覆しかつ該基部より弾性率の低い被覆部とを有することを特徴とする。 That is, in the microstructure of the present invention, a plurality of fine protrusions are arranged at a pitch of 50 μm or less, and the fine protrusions have a base portion and a covering portion that covers the base portion and has a lower elastic modulus than the base portion. Features.
また、本発明の微細構造成形体は、本発明の微細構造体を、基材の少なくとも一の面に備えることを特徴とする。更に、本発明の自動車用部品は、本発明の微細構造体を備えたことを特徴とする。 Moreover, the microstructure molded body of the present invention is characterized in that the microstructure of the present invention is provided on at least one surface of a substrate. Furthermore, the automotive component of the present invention is characterized by including the microstructure of the present invention.
本発明によれば、微細構造体において所定のピッチ間隔以下で微細突起を配置し、該微細突起が、基部と、該基部を被覆しかつ該基部より弾性率の低い被覆部とを有することとしたため、雨の衝突や、表面の布拭き取り等の外部からの摩擦によって、微細構造が容易に破壊されることのない耐摩耗性に優れた微細構造体、これを備えた微細構造成形体及び自動車用部品を提供することができる。 According to the present invention, the fine protrusions are arranged at a predetermined pitch interval or less in the fine structure, and the fine protrusions have a base portion and a covering portion that covers the base portion and has a lower elastic modulus than the base portion. Therefore, a fine structure excellent in wear resistance, in which the fine structure is not easily broken due to external collision such as rain collision or surface cloth wiping, a fine structure molded body having the fine structure, and an automobile Parts can be provided.
以下、本発明の微細構造体、これを備えた微細構造成形体及び自動車用部品について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明に係る微細構造体の第一の実施形態を示す部分断面図、図2は、本発明に係る微細構造成形体の一実施形態を示す部分断面図である。また、図3は、本発明の第二の実施形態に係る微細構造体を示す概略説明図、図4は、本発明の第三の実施形態に係る微細構造体を示す概略説明図である。
なお、本明細書において、濃度及び含有量等についての「%」は特記しない限り質量百分率を表すものとする。
Hereinafter, the fine structure of the present invention, the fine structure molded body provided with the fine structure, and parts for automobiles will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a first embodiment of a microstructure according to the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of a microstructure molded body according to the present invention. FIG. 3 is a schematic explanatory view showing the fine structure according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic explanatory view showing the fine structure according to the third embodiment of the present invention.
In this specification, “%” for concentration, content, etc. represents mass percentage unless otherwise specified.
(1)微細構造体
本発明に係る微細構造体200は、二次元的に連続する複数個の微細突起100を50μm以下のピッチで複数配置して成るものであり、上記微細突起100が、基部10と、該基部10を被覆しかつ該基部10より弾性率の低い被覆部20とを有している。具体的には、次のとおりである。
図1に示す第一の実施形態に係る微細構造体200は、微細突起100を錐台状に形成したものである。
微細突起100の形状としては、このような円錐台や角錐台等の錐台状、また、円錐や角錐等の錐状が好適に用いられるが、その他に釣り鐘形や椎の実形の変形円錐状、曲面から成る側面を有する変形角錐状、先端部を丸めた形状、中心線から傾斜した形状等、様々な形状を用いることができる。
また底面形状としては、多角形や略円形状が好適に用いられるが、その他に星形状、楕円形状等、様々な形状を用いることができる。
本実施形態においては、微細突起100を平面状の底部14上に形成しているが、本形態には限定されず、例えば図3に示す形態のように、底部14の微細突起100間に凹部16を設けることも可能である。
こうした実施形態においては、図3に示すように各凹部16、16…の底16b、16b…を通る面B’を仮定して、面B’のうち微細突起100周りを囲む凹部の底16b、16bで区画される領域を微細突起100の底面と定める。また、図4に示すように微細突起100の根元部100rが曲面を有し、底部14を明確には定めにくいような実施形態においても同様に、根元部100r,100r…間の底100b,100b…を通る面B’を仮定し、面B’のうち微細突起100周りを囲む根元部100r間の底100bで区画される領域を微細突起の底面と定める。このようにして底面を定め、後述する微細突起100の高さ(H+T)や重心点、底面の外接円径Dbを求める際の基準面として用いる。
(1) Fine structure A
A
As the shape of the
In addition, a polygonal shape or a substantially circular shape is preferably used as the bottom shape, but various shapes such as a star shape and an elliptical shape can be used.
In the present embodiment, the
In such an embodiment, as shown in FIG. 3, assuming a surface B ′ passing through the
各微細突起100の底面の重心点間のピッチ、即ち図1に示す距離Aは、50μm以下である。距離Aが50μmを超えると、その微細構造体を用いた各種ウインドウパネルでは撥水機能が有効に発揮されない。例えば、霧雨の水滴は50μm程度なので、水滴が微細突起の間隙に侵入してしまうからである。
The pitch between the centroid points on the bottom surface of each
なお、反射防止機能を付与する微細構造体においては、距離Aが380nm以下であることが好ましい。380nmを超えると可視光の一部が構造を認識して拡散や回折が起こるため光の反射率が大きくなる場合がある。
より好ましくは、アスペクト比が1以上である。アスペクト比が1未満であると、反射防止効果が低下する傾向にある。
ここで「アスペクト比」とは、微細突起の高さを底面の外接円径で除した値を意味する。外接円径は、底面形状が円形の場合はその径、楕円形の場合は長径、多角形のときは当該多角形に外接する円の径をもって算出する。
Note that, in a microstructure that provides an antireflection function, the distance A is preferably 380 nm or less. If it exceeds 380 nm, a part of visible light recognizes the structure and diffusion and diffraction occur, so that the light reflectance may increase.
More preferably, the aspect ratio is 1 or more. When the aspect ratio is less than 1, the antireflection effect tends to decrease.
Here, the “aspect ratio” means a value obtained by dividing the height of the fine protrusion by the circumscribed circle diameter of the bottom surface. The circumscribed circle diameter is calculated as the diameter when the bottom shape is circular, the long diameter when it is elliptical, and the diameter of the circle that circumscribes the polygon when it is polygonal.
微細構造体がこれらの条件を満たす場合、微細突起が可視光によって認識できない大きさとなるため、光の干渉による発色がなくなり、透明材料として用いることができる。また、反射防止効果により景色の映り込みを減らすことができるので、車両や船舶、航空機等のウインドウパネルに好適に用いることができる。更に、微細突起間の隙間部が細長くなり、水滴衝突による水の浸入が抑制されるので、雨等の水滴が全く付着しないほどの超撥水性を示す。 When the fine structure satisfies these conditions, the fine protrusions have a size that cannot be recognized by visible light, so that coloring due to light interference is eliminated and the fine structure can be used as a transparent material. Moreover, since the reflection of scenery can be reduced by the antireflection effect, it can be suitably used for window panels of vehicles, ships, aircrafts, and the like. Furthermore, since the gaps between the fine protrusions are elongated and water intrusion due to water droplet collision is suppressed, super water repellency is exhibited such that water droplets such as rain do not adhere at all.
微細突起100は、基部10と、その基部を被覆しかつ基部よりも弾性率の低い被覆部20を含む。好ましくは、基部10の弾性率は、50GPa〜80GPaであり、被覆部20の弾性率は、0.5GPa〜5GPaである。
このような構成をとることによって、基部10が、外部(せん断)入力による微細突起の塑性変形や摩滅を抑制する。一方、被覆部20は、外部(せん断)入力を受けて弾性変形し、基部10への外部(せん断)入力を緩和,分散する。
The
By adopting such a configuration, the
基部10の弾性率が80GPaを超えたり、被覆部20の弾性率が0.5GPa未満であったりすると、外部(せん断)入力を緩和、分散する効果が被覆部によって発揮されがたい場合がある。基部10の弾性率が50GPa未満であったり、被覆部20の弾性率が5GPaを超えたりすると、被覆部が弾性変形できなかったり、また、被覆部が弾性変形できたとしても基部が塑性変形したり破断したりする場合がある。
If the elastic modulus of the
なお、被覆部20の先端部膜厚Tは、基部10の高さHに対して20%以下であることが好ましく、より好ましくは10%以下であり、最も好ましくは5%以下である。20%を超えると被覆部が容易に摩耗、破断する場合があり得る。また、先端部膜厚Tの下限値は、1nmを超えることが好ましい。1nm以下では均一に被覆することが困難になるため、製造上、制限される場合があり得る。
In addition, it is preferable that the front-end | tip part film thickness T of the coating |
基部10の材料としては、例えば、ガラス、酸化ケイ酸、酸化アルミニウム等の透明無機材料、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化インジウム等を挙げることができる。 Examples of the material of the base 10 include transparent inorganic materials such as glass, silicic acid oxide, and aluminum oxide, silicon nitride, magnesium oxide, titanium oxide, indium oxide, and the like.
被覆部20の材料としては、例えば、非架橋アクリル・ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶性ポリマー、フッ素樹脂、ポリアレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂、ポリスチレン等のスチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ゲル材料等を挙げることができる。
Examples of the material of the covering
被覆部20の材料は、水滴に対する接触角が90°以上であることが好ましく、100°以上であることがより好ましい。微細構造体の撥水機能がより有効に発揮されるからである。
該材料の水滴に対する接触角が90°未満の場合や、接触角をさらに大きくして撥水性を向上させる場合には、被覆部20を撥水材料によって表面処理することができる。
As for the material of the coating |
When the contact angle of the material with respect to water droplets is less than 90 °, or when the contact angle is further increased to improve the water repellency, the covering 20 can be surface-treated with a water repellent material.
この表面処理の方法は、複数の微細突起100によって形成された微細構造の凹凸構造が、撥水材料によって埋まってしまうことがなければ、特に限定はされず、例えば、LB法、PVD法、CVD法、自己組織化法、スパッタ法、単分子を溶剤で希釈したものを塗布する方法等を挙げることができる。
This surface treatment method is not particularly limited as long as the fine concavo-convex structure formed by the plurality of
撥水材料としては、例えば、CH3−(Si(CH3)2−O)n−Si(CH3)2OCH3(n>13)、CH3−(Si(CH3)2−O)n−SiCH3(OCH3)2(n>13)、CH3−(Si(CH3)2−O)n−Si(OCH3)3(n>13)、CH3−(Si(CH3)2−O)n−Si(OC2H5)3(n>13)、CH3−(Si(CH3)2−O)n−Si(CH3)2(CH2)3OCH2CH(OH)CH2NH(CH2)3Si(OCH3)3(n>13)、(CH3−(Si(CH3)2−O)n−Si(CH3)2(CH2)3OCH2CH(OH)CH2)2N(CH2)3Si(OCH3)3(n>13)、CH3−(Si(CH3)2−O)n−Si(OH)3(n >13)、CH3−(Si(CH3)2−O)n−Si(CH3)2Cl(n >13)、CH3−(Si(CH3)2−O)n−Si(CH3)2(CH2)2SiCH3Cl2(n >13)、CH3−(Si(CH3)2−O)n−SiCl3(n >13)、CH3−(Si(CH3)2−O)n−Si(OCOCH3)3(n >13)、CH3−(Si(CH3)2−O)n−Si(NCO)3(n >13)、CH3−(Si(CH3)2−O)n−Si(CH3)2(CH2)3O(CH2)3OCONHSi(NCO)3(n >13)、Rf−(CH2)2−(Si(CH3)2−O)n−Si(CH3)2(CH2)3OCH2CH(OH)CH2NHSi(OCH3)3(n>13)、(Rf−(CH2)2−(Si(CH3)2−O)n−Si(CH3)2(CH2)3OCH2CH(OH)CH2)2N(CH2)3Si(OCH3)3等のシリコーン化合物を挙げることができる。 Examples of the water repellent material include CH 3 — (Si (CH 3 ) 2 —O) n—Si (CH 3 ) 2 OCH 3 (n> 13), CH 3 — (Si (CH 3 ) 2 —O). n-SiCH 3 (OCH 3) 2 (n> 13), CH 3 - (Si (CH 3) 2 -O) n-Si (OCH 3) 3 (n> 13), CH 3 - (Si (CH 3 ) 2 -O) n-Si ( OC 2 H 5) 3 (n> 13), CH 3 - (Si (CH 3) 2 -O) n-Si (CH 3) 2 (CH 2) 3 OCH 2 CH (OH) CH 2 NH (CH 2) 3 Si (OCH 3) 3 (n> 13), (CH 3 - (Si (CH 3) 2 -O) n-Si (CH 3) 2 (CH 2) 3 OCH 2 CH (OH) CH 2 ) 2 n (CH 2) 3 Si (OCH 3) 3 (n> 13), CH 3 (Si (CH 3) 2 -O ) n-Si (OH) 3 (n> 13), CH 3 - (Si (CH 3) 2 -O) n-Si (CH 3) 2 Cl (n> 13) , CH 3 - (Si (CH 3) 2 -O) n-Si (CH 3) 2 (CH 2) 2 SiCH 3 Cl 2 (n> 13), CH 3 - (Si (CH 3) 2 -O) n-SiCl 3 (n> 1 3 ), CH 3- (Si (CH 3 ) 2 -O) n-Si (OCOCH 3 ) 3 (n> 13), CH 3- (Si (CH 3 ) 2 -O ) n-Si (NCO) 3 (n> 13), CH 3 - (Si (CH 3) 2 -O) n-Si (CH 3) 2 (CH 2) 3 O (CH 2) 3 OCONHSi (NCO) 3 (n> 13), Rf- (CH 2) 2 - (Si (CH 3) 2 -O) n-Si (CH 3) (CH 2) 3 OCH 2 CH (OH) CH 2 NHSi (OCH 3) 3 (n> 13), (Rf- (CH 2) 2 - (Si (CH 3) 2 -O) n-Si (CH 3 ) 2 (CH 2 ) 3 OCH 2 CH (OH) CH 2 ) 2 N (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3 and other silicone compounds.
なお、水以外の液体と接触するような用途、例えば各種プラント装置における反応器や蒸留塔等ののぞき窓パネルや、内視鏡のレンズ表面等に本発明の微細構造体を適用する場合には、それぞれの用途に応じて、表面処理等により、接触する液体に対する接触角を90°以上とすることが好ましい。 In addition, when the microstructure of the present invention is applied to applications such as contact with liquids other than water, for example, viewing window panels such as reactors and distillation towers in various plant devices, lens surfaces of endoscopes, etc. Depending on each application, it is preferable that the contact angle with respect to the contacting liquid is 90 ° or more by surface treatment or the like.
(2)微細構造成形体
図2に示す一実施形態に係る微細構造成形体は、基材30の片面に上述した微細構造体200を備えている。また、基材30の両面、例えば基材30が透明な場合には光の入射面と透過光の出射面の両面に、本発明の微細構造体200を備えることもできる。
(2) Microstructure Molded Body A microstructure molded body according to an embodiment shown in FIG. 2 includes the above-described
本発明の微細構造体を基材に設ける方法としては、特に限定はされないが、例えば、基材に直接形成する方法や、基材と同じ屈折率で成形が容易な材料を塗布して作製した薄膜に微細突起を転写する方法等を挙げることができる。 The method for providing the microstructure of the present invention on the substrate is not particularly limited. For example, the microstructure can be formed directly on the substrate or by applying a material that can be easily molded with the same refractive index as the substrate. Examples include a method of transferring fine protrusions to a thin film.
具体的には、基材が樹脂の場合、無数の微細突起を備えた基部の成形型を用意し、この成形型と基体フィルムの一方、又は双方を加熱した状態で両者を相対的に押し当てることによって、当該基材の表面に上記微細構造体の基部を形成することができる。また、上記成形型と基体フィルムの間に、活性エネルギー線硬化性樹脂を介在させた状態で活性エネルギー線を照射し、当該樹脂を硬化させることによって、当該基材の表面に上記微細構造体の基部を形成することができる。 Specifically, when the base material is a resin, a base mold having innumerable fine protrusions is prepared, and one or both of the mold and the base film are heated and relatively pressed against each other. As a result, the base portion of the microstructure can be formed on the surface of the base material. Further, the active energy ray is irradiated between the mold and the base film in a state where the active energy ray curable resin is interposed, and the resin is cured, so that the surface of the substrate has the fine structure. A base can be formed.
基材が無機材料の場合には、電子ビーム等によって表面を切削することにより上記微細構造体の基部を形成する方法や、無数の微細突起を備えた型に溶融した無機材料を流し込む方法によって表面に微細構造体の基部を有する微細構造成形体を形成することができる。なお、必要に応じて、溶融した無機材料を流し込んだのち、冷却しないうちに同様の微細突起を有する第2の型を押し当てる、または両面に型を押し当てた無機材料を軟化点まで加熱し、圧力をかけて形状を転写することによって、基材の両面に微細構造体の基部を形成することができる。 When the substrate is an inorganic material, the surface is formed by a method of forming the base of the fine structure by cutting the surface with an electron beam or the like, or a method of pouring a molten inorganic material into a mold having numerous fine protrusions. It is possible to form a microstructured compact having a microstructure base. If necessary, after pouring the molten inorganic material, the second mold having the same fine protrusions is pressed before cooling, or the inorganic material with the mold pressed on both sides is heated to the softening point. By applying pressure and transferring the shape, the base portion of the fine structure can be formed on both surfaces of the substrate.
上述の方法等により基部を形成した後、LB法、PVD法、CVD法、自己組織化法、スパッタ法、単分子を溶剤で希釈したものを塗布する方法等により形成後の基部を被覆することによって被覆部を形成することができる。 After the base is formed by the above-described method, etc., the base after formation is covered by the LB method, the PVD method, the CVD method, the self-assembly method, the sputtering method, or the method of applying a solution obtained by diluting a single molecule with a solvent. By this, the covering portion can be formed.
本発明の微細構造体を表示装置内の基材に組み込む場合には、最前面に設けることが最も効果的である。また本発明の微細構造体を基材の一の面に付与し、他の面には、従来の反射防止方法を適用することもできる。従来の反射防止方法としては、例えば、光の波長以下のピッチで微細突起が配置されたのみの反射防止構造を適用する方法、反射防止層の膜厚を制御し薄膜表面と基材接着面との反射光を干渉させ反射光を打ち消す方法等を挙げることができる。 When the microstructure of the present invention is incorporated in a base material in a display device, it is most effective to provide it on the forefront. Further, the microstructure of the present invention can be applied to one surface of the base material, and a conventional antireflection method can be applied to the other surface. As a conventional antireflection method, for example, a method of applying an antireflection structure in which fine protrusions are arranged only at a pitch equal to or less than the wavelength of light, a film thickness of an antireflection layer, and a thin film surface and a substrate adhesive surface are controlled. And a method of canceling the reflected light by causing the reflected light to interfere with each other.
(3)微細構造体を備えた成形品
本発明の微細構造体を備えた成形品は、例えば、自動車やバイクのメーターパネル、携帯電話、電子手帳などのモバイル機器、看板、時計など、表示装置の最前面で反射防止機能を必要とし、雨などの水や、油汚れにさらされる可能性がある表示装置に好適に使用される。
(3) Molded product provided with fine structure The molded product provided with the fine structure according to the present invention includes, for example, mobile devices such as automobile and motorcycle meter panels, mobile phones, electronic notebooks, signboards, watches, and other display devices. It is preferably used for a display device that requires an antireflection function at the forefront of the screen and may be exposed to water such as rain or oil stains.
表示装置の形式は特に限定されず、例えばアナログメーターのように機械的な表示と照明を組み合わせた方式、デジタルメーターやモニターのように液晶やLED、ELなどのバックライトや発光面を用いた方式、モバイル機器のように反射方式の液晶を用いた方式などを挙げることができる。 The format of the display device is not particularly limited, for example, a method that combines mechanical display and illumination such as an analog meter, a method that uses a backlight or light emitting surface such as a liquid crystal, LED, or EL like a digital meter or monitor And a method using a reflective liquid crystal as in mobile devices.
これらの成型品は、主に光に曝される場所で用いられるので、光による劣化を防止するために、材料に紫外線吸収剤や酸化防止剤、ラジカル補足剤などを添加しておくことができる。また、樹脂の劣化による黄変を補うためのブルーイング剤や蛍光発色顔料を用いることもできる。 Since these molded products are mainly used in places exposed to light, in order to prevent deterioration due to light, UV absorbers, antioxidants, radical scavengers, etc. can be added to the material. . Further, a bluing agent or a fluorescent coloring pigment for compensating for yellowing due to deterioration of the resin can be used.
以上に述べたように、本発明の微細構造成形体は、基材の少なくとも一方の表面に、上述の微細構造体を形成したものであるため、光の反射を極めて低レベルに抑えることができる。自動車を始めとする各種の部品、例えばメーターカバー、ウインドウシールドに適用することによって、屋外景色や内装などの映り込みを防止することができると共に、極めて優れた撥水性を示すことから、汚れ除去性が向上し、ワイパーの不要なウインドウシールドの実現に寄与する。 As described above, the microstructure molded body of the present invention is obtained by forming the above-described microstructure on at least one surface of the base material, so that reflection of light can be suppressed to an extremely low level. . Applying it to various parts including automobiles, such as meter covers and window shields, prevents reflection of outdoor scenery and interiors, and exhibits excellent water repellency. This contributes to the realization of a windshield that does not require a wiper.
なお、微細構造成形体は、微細構造体に含まれる基部及び被覆部、並びに基材のうち、少なくとも1つが透明であることが好ましく、全てが透明であることがより好ましい。各種ウインドウパネルやガラス表面に好適に用いることができるからである。 In addition, it is preferable that at least 1 is transparent among the base part and coating | coated part which are contained in a microstructure, and a base material, and, as for a microstructure molded body, it is more preferable that all are transparent. This is because it can be suitably used for various window panels and glass surfaces.
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下に記載の弾性率の値は、JIS K6911に記載の方法により測定した値である。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. In addition, the value of the elastic modulus described below is a value measured by the method described in JIS K6911.
(実施例1)
フロートガラスの両面に、底面の重心点間のピッチ(A)100nm、高さ(H)200nmの円錐体の基部(弾性率:70GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、該基部をPVAで被覆して、先端膜厚(T)5nm(T/H=2.5%)の被覆部(弾性率:2GPa)を形成して本実施例の微細構造成形体を得た。
Example 1
A base (elastic modulus: 70 GPa) of a cone having a pitch (A) of 100 nm and a height (H) of 200 nm between the center of gravity of the bottom surface is made of sol-gel glass on both surfaces of the float glass, and the base is covered with PVA. Then, a coating part (elastic modulus: 2 GPa) having a tip film thickness (T) of 5 nm (T / H = 2.5%) was formed to obtain a microstructured body of this example.
(実施例2)
グリーンガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)300nm、高さ(H)600nmの円錐体の基部(弾性率:75GPa)をグリーンガラスにて作製し、該基部を環動ゲルで被覆して、先端膜厚(T)15nm(T/H=2.5%)の被覆部(弾性率:0.5GPa)を形成して本実施例の微細構造成形体を得た。
(Example 2)
A base (elastic modulus: 75 GPa) of a cone with a pitch (A) of 300 nm and a height (H) of 600 nm between the center of gravity points of the bottom is made of green glass on one side of the green glass, and the base is made of a ring gel. Then, a coated part (elastic modulus: 0.5 GPa) having a tip film thickness (T) of 15 nm (T / H = 2.5%) was formed to obtain a microstructured body of this example.
(実施例3)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)1000nm、高さ(H)1000nmの円錐体の基部(弾性率:65GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、該基部をアクリル樹脂(三菱レーヨン社製)で被覆して、先端膜厚(T)50nm(T/H=5%)の被覆部(弾性率:3.5GPa)を形成して本実施例の微細構造成形体を得た。
Example 3
A base (elastic modulus: 65 GPa) of a cone having a pitch (A) of 1000 nm and a height (H) of 1000 nm between the center of gravity of the bottom is made of sol-gel glass on one side of the float glass, and the base is made of acrylic resin (Mitsubishi And coated with Rayon Co., Ltd. to form a coating portion (elastic modulus: 3.5 GPa) having a tip film thickness (T) of 50 nm (T / H = 5%) to obtain a microstructured body of this example. .
(実施例4)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)300nm、高さ(H)600nmの円錐体の基部(弾性率:65GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、該基部をアクリル樹脂(三菱レーヨン社製)で被覆して、先端膜厚(T)10nm(T/H=1.7%)の被覆部(弾性率:3.5GPa)を形成した。
次いで、スパッタリングによる撥水処理(FAS C8F17、材料自身の接触角116°)を行い本実施例の微細構造成形体を得た。
Example 4
A base of a cone (elasticity: 65 GPa) having a pitch (A) of 300 nm and a height (H) of 600 nm between the center of gravity of the bottom is made of sol-gel glass on one side of the float glass, and the base is made of acrylic resin (Mitsubishi The coated part (elastic modulus: 3.5 GPa) having a tip film thickness (T) of 10 nm (T / H = 1.7%) was formed by coating with Rayon.
Next, water repellent treatment by sputtering (FAS C8F17, contact angle 116 ° of the material itself) was performed to obtain a microstructured molded body of this example.
(比較例1)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)100nm、高さ(H)200nmの円錐体の基部(弾性率:65GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、本例の微細構造成形体を得た。
(Comparative Example 1)
A base of a cone (elastic modulus: 65 GPa) having a pitch (A) of 100 nm and a height (H) of 200 nm between the center of gravity of the bottom surface on one side of the float glass is made of sol-gel glass. Got.
(比較例2)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)300nm、高さ(H)600nmの円錐体の基部(弾性率:65GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、次いで、スパッタリングによる撥水処理(FAS C8F17、材料自身の接触角116°)を行い本実施例の微細構造成形体を得た。
(Comparative Example 2)
On one side of the float glass, a base (elastic modulus: 65 GPa) of a cone having a pitch (A) of 300 nm and a height (H) of 600 nm between the center of gravity of the bottom is made of sol-gel glass, and then water-repellent treatment by sputtering (FAS C8F17, contact angle 116 ° of the material itself) was performed to obtain a microstructured body of this example.
(実施例5)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)100nm、高さ(H)200nmの円錐体で先端部に明確な頂点や平面が無く、底面部も連続的なカーブを持つ基部(弾性率:45GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、該基部をアクリル樹脂「アクリペット」(三菱レーヨン社製)をMEKで1%の濃度に溶解し、スピンコーターを用いてウェット膜厚300nmで被覆・乾燥して、先端膜厚(T)3nmの被覆部(弾性率:3.5GPa)を形成した。
次いで、スパッタリングによる撥水処理(FAS C8F17、材料自身の接触角116°)を行い本実施例の微細構造成形体を得た。
(Example 5)
A base with a pitch (A) between the center of gravity of the bottom surface (A) of 100 nm and a height (H) of 200 nm on one side of the float glass, a clear apex and a flat surface at the tip, and a bottom with a continuous curve ( (Elastic modulus: 45 GPa) is made of sol-gel glass, and the base is dissolved in acrylic resin “Acrypet” (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) at a concentration of 1% with MEK and coated with a wet coat thickness of 300 nm using a spin coater. -It dried and formed the coating | coated part (elastic modulus: 3.5 GPa) with a tip film thickness (T) 3nm.
Next, water repellent treatment by sputtering (FAS C8F17, contact angle 116 ° of the material itself) was performed to obtain a microstructured molded body of this example.
(実施例6)
底面の重心点間のピッチ(A)400nm、高さ(H)500nmかつ弾性率51GPaの基部、先端膜厚(T)20nmの被覆部とした以外は実施例5同様に作製した。
(Example 6)
It was produced in the same manner as in Example 5 except that the pitch (A) between the center of gravity points on the bottom surface was 400 nm, the height (H) was 500 nm, the base portion had an elastic modulus of 51 GPa, and the coating portion had a tip film thickness (T) of 20 nm.
(実施例7)
底面の重心点間のピッチ(A)380nm、高さ(H)500nmかつ弾性率51GPaの基部、先端膜厚(T)20nmの被覆部とした以外は実施例5と同様に作製した。
(Example 7)
It was produced in the same manner as in Example 5 except that the pitch (A) between the center of gravity points on the bottom surface was 380 nm, the height (H) was 500 nm, the base was an elastic modulus of 51 GPa, and the tip film thickness (T) was 20 nm.
(実施例8)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)100nm、高さ(H)200nmの円錐体で先端部に明確な頂点や平面が無く、底面部も連続的なカーブを持つ基部(弾性率:80GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、該基部をMMA−ラウリルアクリレート共重合体をMEKで1%の濃度に溶解し、スピンコーターを用いてウェット膜厚500nmで被覆・乾燥して、先端膜厚(T)5nmの被覆部(弾性率:3.5GPa、接触角:91°)を形成した。
(Example 8)
A base with a pitch (A) between the center of gravity of the bottom surface (A) of 100 nm and a height (H) of 200 nm on one side of the float glass, a clear apex and a flat surface at the tip, and a bottom with a continuous curve ( (Elastic modulus: 80 GPa) is made of sol-gel glass, the base is dissolved in MMA-lauryl acrylate copolymer at a concentration of 1% with MEK, and coated and dried at a wet film thickness of 500 nm using a spin coater. A coating part (elastic modulus: 3.5 GPa, contact angle: 91 °) having a tip film thickness (T) of 5 nm was formed.
(実施例9)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)100nm、高さ(H)200nmの円錐体で先端部に明確な頂点や平面が無く、底面部も連続的なカーブを持つ基部(弾性率:85GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、該基部をMMA−ヘキシルアクリレート共重合体をMEKで1%の濃度に溶解し、スピンコーターを用いてウェット膜厚500nmで被覆・乾燥して、先端膜厚(T)5nmの被覆部(弾性率:3.5GPa、接触角:85°)を形成した。
Example 9
A base with a pitch (A) between the center of gravity of the bottom surface (A) of 100 nm and a height (H) of 200 nm on one side of the float glass, a clear apex and a flat surface at the tip, and a bottom with a continuous curve ( (Elastic modulus: 85 GPa) is made of sol-gel glass, the base is dissolved in MMA-hexyl acrylate copolymer at a concentration of 1% with MEK, and coated and dried at a wet film thickness of 500 nm using a spin coater. A coating part (elastic modulus: 3.5 GPa, contact angle: 85 °) having a tip film thickness (T) of 5 nm was formed.
(実施例10)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)100nm、高さ(H)200nmの円錐体で先端部に明確な頂点や平面が無く、底面部も連続的なカーブを持つ基部(弾性率:85GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、該基部をMMA−トリフルオロメチルアクリレート共重合体をMEKで1%の濃度に溶解し、スピンコーターを用いてウェット膜厚500nmで被覆・乾燥して、先端膜厚(T)5nmの被覆部(弾性率:3.5GPa、接触角:100°)を形成した。
(Example 10)
A base with a pitch (A) between the center of gravity of the bottom surface (A) of 100 nm and a height (H) of 200 nm on one side of the float glass, a clear apex and a flat surface at the tip, and a bottom with a continuous curve ( (Elastic modulus: 85 GPa) is prepared with sol-gel glass, and the base is dissolved in MMA-trifluoromethyl acrylate copolymer at a concentration of 1% with MEK, and coated and dried at a wet film thickness of 500 nm using a spin coater. Then, a coating portion (elastic modulus: 3.5 GPa, contact angle: 100 °) having a tip film thickness (T) of 5 nm was formed.
(実施例11)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)100nm、高さ(H)200nmの円錐体の基部(弾性率:65GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、該基部をGENIOMERSLJ9111(旭化成社製)を酢酸ブチル-ヘキサン溶剤で1%の濃度に溶解し、スピンコーターを用いてウェット膜厚1000nmで被覆・乾燥・硬化して、先端膜厚(T)10nmの被覆部(弾性率:0.45GPa)を形成した。
(Example 11)
A base (elastic modulus: 65 GPa) of a cone having a pitch (A) between the center of gravity of the bottom surface of 100 nm and a height (H) of 200 nm is made of sol-gel glass on one side of the float glass, and the base is GENIOMERSLJ9111 (Asahi Kasei Corporation). The product is dissolved in a butyl acetate-hexane solvent at a concentration of 1%, and coated, dried and cured at a wet film thickness of 1000 nm using a spin coater, and a coated part (elastic modulus: 0) having a tip film thickness (T) of 10 nm. .45 GPa) was formed.
(実施例12)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)200nm、高さ(H)600nmの円錐体の基部(弾性率:65GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、該基部をGENIOMERSLJ9135(旭化成社製)を酢酸ブチル-ヘキサン溶剤で1%の濃度に溶解し、スピンコーターを用いてウェット膜厚1500nmで被覆・乾燥・硬化して、先端膜厚(T)15nmの被覆部(弾性率:0.5GPa)を形成した。
Example 12
A base (elastic modulus: 65 GPa) of a cone having a pitch (A) between the center of gravity of the bottom surface of 200 nm and a height (H) of 600 nm is made of sol-gel glass on one side of the float glass, and the base is GENIOMERSLJ9135 (Asahi Kasei Corporation). The product is dissolved in a butyl acetate-hexane solvent at a concentration of 1%, and coated, dried and cured with a spin coater at a wet film thickness of 1500 nm, and a coating film having a tip film thickness (T) of 15 nm (elastic modulus: 0) .5 GPa) was formed.
(実施例13)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)100nm、高さ(H)200nmの円錐体の基部(弾性率:65GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、該基部をヒタロイド7851(日立化成社製)を酢酸エチル溶剤で1%の濃度に溶解し、スピンコーターを用いてウェット膜厚1000nmで被覆・乾燥後、窒素雰囲気下で紫外線硬化して、先端膜厚(T)10nmの被覆部(弾性率:5.0GPa)を形成した。
(Example 13)
A base (elastic modulus: 65 GPa) of a cone having a pitch (A) between the center of gravity of the bottom surface of 100 nm and a height (H) of 200 nm is made of sol-gel glass on one side of the float glass. (Made by Kasei Co., Ltd.) with an ethyl acetate solvent, dissolved at a concentration of 1% using a spin coater, coated and dried at a wet film thickness of 1000 nm, and then UV-cured in a nitrogen atmosphere to provide a coating with a tip film thickness (T) of 10 nm. Part (elastic modulus: 5.0 GPa) was formed.
(実施例14)
フロートガラスの片面に、底面の重心点間のピッチ(A)200nm、高さ(H)200nmの円錐体の基部(弾性率:65GPa)をゾルゲルガラスにて作製し、該基部をダイヤビームMP141(三菱レーヨン社製)を酢酸エチル溶剤で1%の濃度に溶解し、スピンコーターを用いてウェット膜厚1000nmで被覆・乾燥後、窒素雰囲気下で紫外線硬化して、先端膜厚(T)10nmの被覆部(弾性率:5.8GPa)を形成した。
(Example 14)
A base (elastic modulus: 65 GPa) of a cone having a pitch (A) between the center of gravity of the bottom surface of 200 nm and a height (H) of 200 nm is made of sol-gel glass on one side of the float glass, and the base is made of diamond beam MP141 ( Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was dissolved in ethyl acetate solvent to a concentration of 1%, coated and dried with a spin coater at a wet film thickness of 1000 nm, and then UV-cured in a nitrogen atmosphere to obtain a tip film thickness (T) of 10 nm. A covering portion (elastic modulus: 5.8 GPa) was formed.
性能評価
上記した実施例1〜14、比較例1〜2の微細構造成形体を用いて、以下の評価方法にて耐摩耗性及び撥水性の評価を行った。
Performance Evaluation Using the fine structure molded bodies of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 and 2 described above, wear resistance and water repellency were evaluated by the following evaluation methods.
〔耐摩耗性評価試験方法〕
トラバース式摩耗試験機を用いて、以下の条件で200往復させた後、目視にて傷付きがない場合を○、傷付きがある場合を×とした。
摩擦布:キャンバス布(JIS L 3102)
荷重:9.8kPa
ストローク長:100mm
摩擦速度:30往復/分
[Abrasion resistance evaluation test method]
After traversing 200 times under the following conditions using a traverse type wear tester, the case where there was no damage by visual inspection was marked with ◯, and the case where there was damage was marked with x.
Friction cloth: canvas cloth (JIS L 3102)
Load: 9.8kPa
Stroke length: 100mm
Friction speed: 30 reciprocations / minute
〔撥水性評価試験方法〕
上記耐摩耗性評価試験を実施した後、JIS L1092に規定された方法に基づき、スプレーテスタ(東洋精器製)を用いて、以下の基準により撥水性を5段階で評価した。
1:表面全体に濡れ広がるもの
2:表面に球状を保たずに濡れ広がるもの
3:表面に球状の液滴が付着するもの
4:表面に微小な球状の液滴がわずかに付着するもの
5:表面に液滴がつかないもの
[Water Repellency Evaluation Test Method]
After carrying out the abrasion resistance evaluation test, the water repellency was evaluated in five stages according to the following criteria using a spray tester (manufactured by Toyo Seiki) based on the method defined in JIS L1092.
1: What wets and spreads over the entire surface 2: What wets and spreads without maintaining a spherical shape on the surface 3: What spherical droplets adhere to the surface 4: What slightly adherent spherical droplets adhere to the surface 5 : No droplets on the surface
結果
耐摩耗性評価及び撥水性評価の結果を表1,2に示す。なお、各実施例、比較例について耐摩耗性評価試験後の微細構造体の状態を電子顕微鏡にて観察したところ、比較例1、2では微細突起の塑性変形が確認されたが、実施例1〜14では微細突起の塑性変形は明らかに減少した。中でも、基部と被覆部の弾性率が好ましい範囲にある実施例1〜4、7〜9、12、13では微細突起の塑性変形がほとんど確認されず、耐摩耗性評価結果が特に良好であった。
Results The results of abrasion resistance evaluation and water repellency evaluation are shown in Tables 1 and 2. In each of the Examples and Comparative Examples, the state of the microstructure after the abrasion resistance evaluation test was observed with an electron microscope. In Comparative Examples 1 and 2, plastic deformation of the fine protrusions was confirmed. At ~ 14, the plastic deformation of the fine protrusions was clearly reduced. Among them, in Examples 1 to 4, 7 to 9, 12, and 13 in which the elastic modulus of the base portion and the covering portion is in a preferable range, the plastic deformation of the fine protrusions was hardly confirmed, and the abrasion resistance evaluation result was particularly good. .
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例により詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail by some embodiment and an Example, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this invention.
10 基部
14 底部
16 凹部
20 被覆部
30 基材
100 微細突起
200 微細構造体
A 微細突起の底面の重心点間のピッチ(距離)
T 被覆部の先端部膜厚
H 基部の高さ
DESCRIPTION OF
T Film thickness at the tip of the coating H Height of the base
Claims (7)
上記微細突起が、基部と、該基部を被覆しかつ該基部より弾性率の低い被覆部とを有することを特徴とする微細構造体。 A fine structure comprising a plurality of two-dimensionally continuous fine protrusions arranged at a pitch of 50 μm or less,
The fine structure according to claim 1, wherein the fine protrusion has a base portion and a covering portion that covers the base portion and has a lower elastic modulus than the base portion.
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