JP2018027869A - Glass component for water-area - Google Patents

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和宏 石川
Kazuhiro Ishikawa
和宏 石川
鳩野 広典
Hironori Hatono
広典 鳩野
直生子 鳥羽
Naoko Toba
直生子 鳥羽
遼 古賀
Ryo Koga
遼 古賀
哲朗 渡邉
Tetsuro Watanabe
哲朗 渡邉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a glass component for water-area, capable of retaining antifogging properties for a long period immediately after use start, and usable in an indoor water-area circumstance.SOLUTION: A glass component for water-area is used in an indoor water-area circumstance. The glass component for water-area includes a glass substrate, and an amorphous carbon layer provided on the surface of the glass substrate, and containing a hydrogen atom and a carbon atom. The amorphous carbon layer has a density of less than 2.0 g/cm. The amorphous carbon layer further contains an oxygen atom, and in the amorphous carbon layer, an O/C ratio on the surface is larger than 0.3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水まわり用ガラスの表面にアモルファスカーボン層が形成された水まわり用ガラス部材に関する。   The present invention relates to a glass member for water supply in which an amorphous carbon layer is formed on the surface of the glass for water supply.

屋内水まわりで用いられるガラス(以下、水まわり用ガラス、ガラス基材、あるいはガラスとも言う。)は、屋内において水が存在する環境下で用いられる。水まわり用ガラスは、例えば、鏡やシャワーブースの扉、キッチンシンクの水はね防止部材等として、屋内において水が存在する環境下で用いられる。よって、水まわり用ガラスの表面には水が付着しやすい。水まわり用ガラスの表面に付着した水が乾燥することで、水まわり用ガラスの表面に、水道水に含まれる成分であるシリカやカルシウムを含んだ水垢が形成されてしまうという問題が知られている。また、水まわり用ガラスの表面に、タンパク質や皮脂、カビ、微生物、石鹸などの汚れが付着してしまうという問題も知られている。
これら水まわり用ガラスを浴室や洗面所などの高湿度環境下で使用する場合、表面の曇りを抑制することも求められている。
Glass used around indoor water (hereinafter also referred to as water-use glass, glass substrate, or glass) is used indoors in an environment where water exists. Water-use glass is used in an environment where water exists indoors, for example, as a mirror, a door of a shower booth, a water splash preventing member of a kitchen sink, or the like. Therefore, water tends to adhere to the surface of the water glass. There is a known problem that water adhering to the surface of the water supply glass dries, and scales containing silica and calcium, which are components contained in tap water, are formed on the surface of the water supply glass. Yes. There is also a known problem that dirt such as protein, sebum, mold, microorganisms and soap adheres to the surface of the water glass.
When these water-use glasses are used in a high humidity environment such as a bathroom or a washroom, it is also required to suppress fogging of the surface.

特開2000−72488号公報(特許文献1)には、ガラス基材上にシリコンを主成分とする層、アモルファスカーボン層を順次形成することにより、無機汚れが付き難くなる、あるいは汚れが落としやすくなることが記載されている。また、アモルファスカーボン層にフッ素をドープすることで撥水性をさらに増加させて接触角を100°以上とすることができることが記載されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2000-72488 (Patent Document 1) discloses that a silicon-based layer and an amorphous carbon layer are sequentially formed on a glass substrate, so that inorganic stains are difficult to adhere or stains are easily removed. It is described that it becomes. Further, it is described that the contact angle can be increased to 100 ° or more by further increasing the water repellency by doping the amorphous carbon layer with fluorine.

元来疎水性であるアモルファスカーボン層を親水化させる方法も検討されている。   A method of hydrophilizing an amorphous carbon layer that is originally hydrophobic has also been studied.

特表2003−534223号公報(特許文献2)には、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)層の接触角をより低くするために、ホウ素(B)や窒素(N)などをDLC層にドープすることが記載されている。またDLC層の密度は2.4g/cmあるいは2.5〜3.0g/cmであることが好ましいと記載されている。 In JP 2003-534223 A (Patent Document 2), in order to lower the contact angle of the diamond-like carbon (DLC) layer, boron (B), nitrogen (N) or the like may be doped into the DLC layer. Have been described. The density of the DLC layer is described to be preferable is 2.4 g / cm 3 or 2.5~3.0g / cm 3.

特表2005−509584号公報(特許文献3)には、水滴が球状形態を取って基体上に堆積される可能性を低減して可視性を改良するために、ガラス上にダイヤモンド状炭素(DLC)含有層を形成し、このDLC含有層に紫外線源を用いて紫外線照射して水滴との接触角が約20度より大きくない被覆ガラス物品が記載されている。ガラス物品の表面を親水性とすることにより、ビーズ状凝縮物の形成を抑制することが記載されている。DLC層の密度は2.4g/cmあるいは2.5〜3.0g/cmであることが好ましいと記載されている。 JP 2005-509584 (Patent Document 3) discloses diamond-like carbon (DLC) on glass in order to improve the visibility by reducing the possibility of water droplets taking a spherical form and being deposited on a substrate. And a coated glass article in which a contact angle with water droplets is not larger than about 20 degrees by forming a containing layer and irradiating the DLC-containing layer with ultraviolet rays using an ultraviolet ray source. It is described that the formation of bead-like condensate is suppressed by making the surface of the glass article hydrophilic. Density of DLC layer is described to be preferable is 2.4 g / cm 3 or 2.5~3.0g / cm 3.

特開2010−5428号公報(特許文献4)には、DLC膜に例えば酸素プラズマを照射してDLC膜表面のダイヤモンド(炭素−炭素)結合の一部を開裂させることで、DLC膜に水酸基を導入してDLC膜表面を親水化することが記載されている。   JP 2010-5428 A (Patent Document 4) discloses that a DLC film is irradiated with, for example, oxygen plasma to cleave part of diamond (carbon-carbon) bonds on the surface of the DLC film, thereby forming a hydroxyl group in the DLC film. It is described that the surface of the DLC film is made hydrophilic by introduction.

特開2012−46278号公報(特許文献5)には、過酸化水素水の存在下において、カーボン材料に紫外光を照射することで、カーボン材料の表面に含酸素官能基を化学結合させることが記載されている。   JP 2012-46278 A (Patent Document 5) discloses that an oxygen-containing functional group is chemically bonded to the surface of a carbon material by irradiating the carbon material with ultraviolet light in the presence of hydrogen peroxide water. Have been described.

特開2000−72488号公報JP 2000-72488 A 特表2003−534223号公報Special table 2003-534223 gazette 特表2005−509584号公報JP 2005-509584 A 特開2010−5428号公報JP 2010-5428 A 特開2012−46378号公報JP 2012-46378 A

特許文献1のように、汚れ付着を抑制するためにガラス表面にDLC膜を設けた場合には、元来DLC膜が疎水性であるため、曇りを効果的に抑制することが難しい。
一方、特許文献2〜5では、DLC膜の表面を親水性とするための方法を開示している。特許文献2、3では、DLC膜の密度が2.4g/cm以上と高いため、長期間にわたって太陽光が直接照射するような環境下では時間の経過により接触角が減少するかもしれない。しかしながら、屋内の水まわり環境のようにより微量の紫外線しか照射されない環境下では時間が経過しても親水化されにくいことが分かった。特許文献3〜5はいずれもDLC膜の表面を処理することで親水化しているため、DLC膜の表面が経時的に損耗することで内部のDLC膜が露出し、徐々に疎水化してしまい防曇性を長期にわたって発現させることが困難である。
When a DLC film is provided on the glass surface to suppress dirt adhesion as in Patent Document 1, it is difficult to effectively suppress fogging because the DLC film is originally hydrophobic.
On the other hand, Patent Documents 2 to 5 disclose methods for making the surface of the DLC film hydrophilic. In Patent Documents 2 and 3, since the density of the DLC film is as high as 2.4 g / cm 3 or more, the contact angle may decrease over time in an environment where sunlight is directly irradiated for a long period of time. However, it has been found that in an environment where only a small amount of ultraviolet light is irradiated, such as an indoor environment around water, it is difficult to be hydrophilized over time. Since all of Patent Documents 3 to 5 are made hydrophilic by treating the surface of the DLC film, the surface of the DLC film is worn over time, so that the internal DLC film is exposed and gradually becomes hydrophobic. It is difficult to develop cloudiness over a long period of time.

本発明者らは、屋内水まわり環境で用いられる水まわり用ガラスの表面に比較的低密度なアモルファスカーボン層を設けることで、初期は疎水性であるアモルファスカーボン層を経時的に親水化させることができることを見出した。アモルファスカーボン層の密度が所定値未満に低い場合には、屋内水まわり環境における使用時に、微量の紫外線により次第にアモルファスカーボン層が分解され、その表面が親水化していくものと考えられる。しかしながら、この場合にはアモルファスカーボン層が損耗されるまで防曇性を享受することができない。   The inventors of the present invention have made an amorphous carbon layer that is initially hydrophobic to be hydrophilized over time by providing a relatively low-density amorphous carbon layer on the surface of glass for water used in indoor water environment. I found out that I can. When the density of the amorphous carbon layer is lower than a predetermined value, it is considered that the amorphous carbon layer is gradually decomposed by a small amount of ultraviolet rays when used in an indoor water environment, and the surface becomes hydrophilic. However, in this case, the antifogging property cannot be enjoyed until the amorphous carbon layer is worn out.

そこで、本発明では、アモルファスカーボン層の表面のO/C比を所定値よりも大きくするようさらに工夫することで、使用開始後速やかに防曇性を享受しつつ、長期にわたりその防曇性を維持することができるとの知見を得た。
また、アモルファスカーボン層を設けているため優れた防汚性も享受できる。
Therefore, in the present invention, by further devising the O / C ratio of the surface of the amorphous carbon layer to be larger than a predetermined value, the antifogging property can be enjoyed over a long period while enjoying the antifogging property immediately after the start of use. The knowledge that it can be maintained was obtained.
Moreover, since the amorphous carbon layer is provided, excellent antifouling properties can be enjoyed.

本発明は、使用開始後速やかに、かつ長期にわたって防曇性を維持することが可能な屋内水まわり環境で用いられる水まわり用ガラス部材を得ることを目的としている。   An object of the present invention is to obtain a glass member for water use that is used in an indoor water environment capable of maintaining anti-fogging properties immediately after the start of use and over a long period of time.

上記目的を達成するために、本発明は、屋内水まわり環境で用いられる水まわり用ガラス部材を提供する。水まわり用ガラス部材は、ガラス基材と、ガラス基材の表面に設けられ、水素原子と炭素原子を含むアモルファスカーボン層と、を備える。アモルファスカーボン層において、密度は2.0g/cm未満である。アモルファスカーボン層は酸素原子をさらに含む。アモルファスカーボン層において、表面のO/C比は0.3よりも大きい。 In order to achieve the above object, the present invention provides a water-use glass member used in an indoor water-use environment. The glass member for water is provided with a glass substrate and an amorphous carbon layer provided on the surface of the glass substrate and containing hydrogen atoms and carbon atoms. In the amorphous carbon layer, the density is less than 2.0 g / cm 3 . The amorphous carbon layer further contains oxygen atoms. In the amorphous carbon layer, the surface O / C ratio is larger than 0.3.

水まわり用ガラス部材において、アモルファスカーボン層の表面におけるO/C比を大きくし、かつその密度を低くすることで、使用開始直後から速やかに防曇性を発現させることができ、かつ、その防曇性を長期にわたって持続させることが可能となる。   By increasing the O / C ratio on the surface of the amorphous carbon layer and lowering the density of the glass member for water, the antifogging property can be quickly developed immediately after the start of use. It becomes possible to maintain the cloudiness for a long time.

また、本発明にかかる水まわり用ガラス部材では、アモルファスカーボン層の水素量が0.3以上0.8未満であることが好ましい。
水まわり用ガラス部材において、アモルファスカーボン層の密度を低くしつつ水素量を所定範囲内とすることで損耗後により確実にアモルファスカーボン層の表面を親水化させることが可能となる。
Moreover, in the glass member for water supply concerning this invention, it is preferable that the hydrogen amount of an amorphous carbon layer is 0.3-0.8.
In the water-use glass member, it is possible to make the surface of the amorphous carbon layer more hydrophilic after being worn by reducing the density of the amorphous carbon layer while keeping the amount of hydrogen within a predetermined range.

また、本発明にかかる水まわり用ガラス部材では、アモルファスカーボン層の密度が1.1g/cm以上であることが好ましい。
水まわり用ガラス部材において、アモルファスカーボン層の密度を所定値以上に大きくすることで、アモルファスカーボン層の過度な損耗を抑制することができる。そのため長期にわたって防曇性を発現させることが可能となる。
Moreover, in the glass member for water supply concerning this invention, it is preferable that the density of an amorphous carbon layer is 1.1 g / cm < 3 > or more.
In the glass member for water, excessive wear of the amorphous carbon layer can be suppressed by increasing the density of the amorphous carbon layer to a predetermined value or more. Therefore, it becomes possible to express antifogging properties over a long period of time.

また、本発明にかかる水まわり用ガラス部材では、アモルファスカーボン層が形成される前後の色差(ΔE)を、アモルファスカーボン層の膜厚で除算した値(X)が4.0未満であることが好ましく1.0以下であることがより好ましい。
単位膜厚あたりの色差Xを所定値よりも小さくすることで、外観を維持した状態で防曇性を発現させることができる。
In the glass member for water according to the present invention, the value (X) obtained by dividing the color difference (ΔE) before and after the amorphous carbon layer is formed by the film thickness of the amorphous carbon layer may be less than 4.0. It is preferably 1.0 or less.
By making the color difference X per unit film thickness smaller than a predetermined value, the antifogging property can be expressed while maintaining the appearance.

また、本発明にかかる水まわり用ガラス部材では、アモルファスカーボン層がケイ素(Si)をさらに含むことが好ましい。
水まわり用ガラス部材において、アモルファスカーボン層がケイ素をさらに含むことで、アモルファスカーボン層の耐久性をより高めることができ、長期にわたって防曇性を維持することが可能となる。
Moreover, in the glass member for water supply concerning this invention, it is preferable that an amorphous carbon layer further contains silicon (Si).
In the glass member for water, when the amorphous carbon layer further contains silicon, the durability of the amorphous carbon layer can be further increased, and the antifogging property can be maintained over a long period of time.

また、本発明にかかる水まわり用ガラス部材では、基材とアモルファスカーボン層との間に中間層をさらに設けることが好ましい。
水まわり用ガラス部材において、中間層を設けることで、アモルファスカーボン層と基材との間の密着性を高めることができ、長期にわたって防曇性を維持することが可能となる。
Moreover, in the glass member for water supply concerning this invention, it is preferable to further provide an intermediate | middle layer between a base material and an amorphous carbon layer.
By providing the intermediate layer in the glass member for water, the adhesion between the amorphous carbon layer and the base material can be increased, and the antifogging property can be maintained over a long period of time.

また、本発明は、水まわり用部材の製造方法を提供する。この製造方法は、容器内に設けられた基材支持部に水まわり用ガラスを配置する工程と、容器内を減圧する工程と、容器内に原料を導入し、容器内を所定圧力に調整する工程と、原料をプラズマ化して高密度プラズマを生成する高密度プラズマ生成工程と、基材支持部に電圧を印加する工程と、高密度プラズマを水まわり用ガラスの表面に堆積させ、水まわり用ガラスの表面にアモルファスカーボン層を形成する工程と、アモルファスカーボン層表面に親水性の結合種を導入する工程と、を含む。   Moreover, this invention provides the manufacturing method of the member for water circumferences. This manufacturing method includes a step of placing glass for water on a substrate support provided in a container, a step of depressurizing the inside of the container, introducing a raw material into the container, and adjusting the inside of the container to a predetermined pressure. A high-density plasma generation step for generating a high-density plasma by converting the raw material into a plasma; a step for applying a voltage to the substrate support; a high-density plasma is deposited on the surface of the water-use glass; A step of forming an amorphous carbon layer on the surface of the glass, and a step of introducing a hydrophilic binding species to the surface of the amorphous carbon layer.

本発明の水まわり用部材の製造方法において、高密度プラズマは、誘導結合型プラズマ、表面波プラズマ、ヘリコン波プラズマ、電子サイクロトロン共鳴プラズマ、ペニングイオンゲージ放電プラズマ、ホローカソード放電プラズマのいずれか1つ以上であることが好ましく、誘導結合型プラズマであることがより好ましい。   In the method for manufacturing a water-use member according to the present invention, the high-density plasma is any one of inductively coupled plasma, surface wave plasma, helicon wave plasma, electron cyclotron resonance plasma, Penning ion gauge discharge plasma, and hollow cathode discharge plasma. The above is preferable, and inductively coupled plasma is more preferable.

また、本発明の水まわり用部材の製造方法において、基材支持部に印加する電圧が−1kVよりも大きいことが好ましい。
本発明にかかる水まわり用部材の製造方法では、高密度プラズマは、容器内に配置されたアンテナに電力を供給し、原料をプラズマ化することにより生成されることが好ましい。
本発明にかかる水まわり用部材の製造方法では、親水性の結合種を導入する工程は、アモルファスカーボン層に酸素プラズマを照射する工程を含むことが好ましい。
Moreover, in the manufacturing method of the member for water circumferences of this invention, it is preferable that the voltage applied to a base-material support part is larger than -1 kV.
In the method for producing a water-use member according to the present invention, it is preferable that the high-density plasma is generated by supplying power to the antenna disposed in the container and converting the raw material into plasma.
In the method for manufacturing a water-use member according to the present invention, it is preferable that the step of introducing the hydrophilic bonding species includes a step of irradiating the amorphous carbon layer with oxygen plasma.

本発明によれば、使用開始後速やかにかつ長期にわたって防曇性を維持することが可能な屋内水まわり環境で用いられる水まわり用ガラス部材を得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the glass member for water circumferences used in the indoor water circumference environment which can maintain anti-fogging property immediately after a use start and for a long term can be obtained.

基材上にアモルファスカーボン層を設けた構成を表す概略図。Schematic showing the structure which provided the amorphous carbon layer on the base material. 基材上に中間層とアモルファスカーボン層を設けた構成を表す概略図。Schematic showing the structure which provided the intermediate | middle layer and the amorphous carbon layer on the base material. 本発明において利用可能なプラズマCVD装置の構成の一例を示す概略図。Schematic which shows an example of a structure of the plasma CVD apparatus which can be utilized in this invention.

本発明の屋内水まわり環境で用いられる水まわり用ガラス部材は、図1に示すように、基材1と、その表面に設けられたアモルファスカーボン層2と、を含む。また、図2に示すように、水まわり用ガラス部材は、基材1と、アモルファスカーボン層2と、の間に設けられた中間層3を含むものでも良い。   As shown in FIG. 1, the glass member for water use used in the indoor water environment of the present invention includes a base material 1 and an amorphous carbon layer 2 provided on the surface thereof. As shown in FIG. 2, the water-use glass member may include an intermediate layer 3 provided between the base material 1 and the amorphous carbon layer 2.

本発明の水まわり用ガラス部材が用いられる水まわりとしては、水を用いる場所であれば良く、住宅や、公園、デパートなどの公共施設などが挙げられる。例えば、浴室、洗面所、台所、便所などで用いられる。本発明の水まわり用ガラス部材は、具体的には、鏡、壁、床、窓、浴室の扉、浴室の壁、シャワーブースパネル、キッチンシンクの水はね防止部材などとして用いられることが好ましい。本発明の水まわり用ガラス部材は、浴室で用いられることがより好ましい。具体的には、鏡、浴室の扉、シャワーブースパネル、窓などとして用いられることがより好ましい。本発明の水まわり用ガラス部材は、浴室で用いられる鏡として用いられることがさらに好ましい。これにより、鏡の機能である写像性を維持することが可能となる。   The water circumference in which the glass member for water circumference of the present invention is used may be any place where water is used, and examples thereof include houses, public facilities such as parks and department stores. For example, it is used in bathrooms, washrooms, kitchens, toilets, and the like. Specifically, the water-use glass member of the present invention is preferably used as a mirror, wall, floor, window, bathroom door, bathroom wall, shower booth panel, kitchen sink water splash prevention member, and the like. . It is more preferable that the glass member for water around the present invention is used in a bathroom. Specifically, it is more preferably used as a mirror, bathroom door, shower booth panel, window or the like. It is further preferable that the water-use glass member of the present invention is used as a mirror used in a bathroom. Thereby, it is possible to maintain the image clarity that is a function of the mirror.

(基材)
本発明において、基材は、水まわり用ガラスである。つまり前述した水を用いる場所で用いられるガラスである。水まわり用ガラスの表面性状は、特に限定されるものではなく、光沢を有する鏡面、梨地、ヘアラインなどを適用することができる。
(Base material)
In the present invention, the substrate is a glass for water. That is, it is glass used in the place using water mentioned above. The surface property of the glass for water is not particularly limited, and a glossy mirror surface, satin, hairline, or the like can be applied.

(アモルファスカーボン層)
本発明において、アモルファスカーボン層は、炭素原子および水素原子を含む非晶質の化合物を含む。アモルファスカーボン層はさらに酸素原子を含む。アモルファスカーボン層における炭素原子量は、例えば30atm%よりも多い。
(Amorphous carbon layer)
In the present invention, the amorphous carbon layer contains an amorphous compound containing carbon atoms and hydrogen atoms. The amorphous carbon layer further contains oxygen atoms. The amount of carbon atoms in the amorphous carbon layer is greater than, for example, 30 atm%.

(アモルファスカーボン層の膜厚)
本発明において、アモルファスカーボン層の膜厚は、例えば100nm以下である。より好ましくは30nm以下である。これにより、透明性の高い水まわり用ガラス部材を得ることが可能となる。
(Amorphous carbon layer thickness)
In the present invention, the film thickness of the amorphous carbon layer is, for example, 100 nm or less. More preferably, it is 30 nm or less. Thereby, it becomes possible to obtain the glass member for water circumferences with high transparency.

本発明において、「防曇性」とは、水またはお湯を適量掛けることで水まわり用ガラス部材の表面に水膜を形成・維持し、飽和水蒸気環境下または湯気が発生する環境下においても水まわり用ガラス部材の表面が曇らない性質を示す。また、防曇性の代用特性として親水性が利用でき、静的水接触角が20°以下となることがひとつの目安となる。   In the present invention, “anti-fogging” means that an appropriate amount of water or hot water is applied to form and maintain a water film on the surface of the water-use glass member, and the water film can be used even in a saturated steam environment or an environment where steam is generated. It shows the property that the surface of the surrounding glass member is not fogged. In addition, hydrophilicity can be used as a substitute characteristic for anti-fogging, and a static water contact angle of 20 ° or less is one standard.

本発明において、「透明性」が高いとは、ガラス本来の視認性を損なわない性質を言う。例えば、ガラス上にアモルファスカーボン層を設けたことでその外観に変化がない場合を「透明性」が高い、とする。一方、アモルファスカーボン層を設けたことで外観が変化した状態を、「透明性」が低い、とする。   In the present invention, “high transparency” means a property that does not impair the original visibility of glass. For example, when the amorphous carbon layer is provided on the glass and the appearance thereof is not changed, the “transparency” is high. On the other hand, a state in which the appearance is changed by providing the amorphous carbon layer is assumed to have low “transparency”.

本発明において、「防汚性」とは、その水垢が軽い負荷の清掃で除去できる性質を示す(水垢除去性)。   In the present invention, “antifouling” refers to the property that the scale can be removed by light load cleaning (scale removal).

(密度)
本発明において、アモルファスカーボン層の密度は好ましくは2.0g/cm未満であり、より好ましくは1.9g/cm以下である。
一般に、アモルファスカーボン層は疎水性であり、水との接触角が高いことが知られている。一方で、長期間に亘って微量な紫外線が照射されると、アモルファスカーボン層の炭素−炭素結合の一部が切断され、酸素や水と新たに炭素‐酸素結合あるいは炭素‐水素結合が形成される。本発明者らは、アモルファスカーボン層の密度が2.0g/cm未満に小さい場合には、屋内での使用環境においてアモルファスカーボン層の接触角を経年的に小さくすることができることを見出した。例えば、アモルファスカーボン層の接触角が低くなると、その表面が疎水性から親水性に変化する。そして、接触角が小さくなると、表面に付着した水滴の濡れ性が向上する。その結果、水またはお湯を適量掛けることで水まわり用ガラス部材の表面に水膜を形成・維持することができる。つまり、アモルファスカーボン層の密度を所定値よりも小さくすることで、飽和水蒸気環境下または湯気が発生する環境下においても部材表面が曇らない防曇性が得られることを本発明者らは新たに見出した。本発明にかかる屋内の水まわり環境で用いられる水まわり用ガラス部材においては、アモルファスカーボン層の密度を所定値よりも低くしているため、経年的に防曇性を有することができる。
(density)
In the present invention, the density of the amorphous carbon layer is preferably less than 2.0 g / cm 3 , more preferably 1.9 g / cm 3 or less.
In general, it is known that an amorphous carbon layer is hydrophobic and has a high contact angle with water. On the other hand, when a minute amount of ultraviolet rays is irradiated for a long period of time, a part of the carbon-carbon bond of the amorphous carbon layer is cut, and a new carbon-oxygen bond or carbon-hydrogen bond is formed with oxygen and water. The The present inventors have found that when the density of the amorphous carbon layer is as small as less than 2.0 g / cm 3 , the contact angle of the amorphous carbon layer can be reduced over time in an indoor use environment. For example, when the contact angle of the amorphous carbon layer is lowered, the surface changes from hydrophobic to hydrophilic. And if a contact angle becomes small, the wettability of the water droplet adhering to the surface will improve. As a result, a water film can be formed and maintained on the surface of the glass member for water supply by applying an appropriate amount of water or hot water. In other words, the present inventors have newly found that by reducing the density of the amorphous carbon layer below a predetermined value, antifogging properties can be obtained in which the surface of the member does not become cloudy even in a saturated water vapor environment or an environment where steam is generated. I found it. Since the density of the amorphous carbon layer is lower than a predetermined value in the water glass member used in the indoor water environment according to the present invention, it can have antifogging properties over time.

アモルファスカーボン層の密度は、1.1g/cmよりも大きいことが好ましい。より好ましくは1.4g/cm以上である。これにより、微量な紫外線照射下においても、長期間の使用によってアモルファスカーボン層が消失することを抑制でき、長期間にわたって防曇性を維持することが可能となる。 The density of the amorphous carbon layer is preferably greater than 1.1 g / cm 3 . More preferably, it is 1.4 g / cm 3 or more. Thereby, even under a very small amount of ultraviolet irradiation, it is possible to suppress the disappearance of the amorphous carbon layer due to long-term use, and it is possible to maintain antifogging properties for a long period of time.

(密度の測定)
本発明において、アモルファスカーボン層の密度は、XRRにより以下の方法を用いて測定する。測定装置として、例えばX線回折装置X’PertPROMPD(PANalitical社製)を使用することができる。測定条件として、CuKα線、測定角度(0.2〜4°)を用いる。この条件でX線散乱強度の測定データを得る。得られた測定データに対し、データ解析ソフトを用いて密度を求める。データ解析ソフトとして、例えばX‘PertReflectivity(PANalitical社製)を用いることができる。データ解析ソフトにて、膜厚、密度、界面ラフネスをパラメータとしてシミュレーションを行い、シミュレーションデータを得る。X線散乱強度の測定データとシミュレーションデータのX線散乱強度の値が近くなるように、最小二乗法によってフィッティングを行うことによって各パラメータの最適値を求め、膜厚、密度、界面ラフネスの値を求める。また、各最適値は、フィッティングの度合を示すFitValue値が10以下となるように求める。
(Density measurement)
In the present invention, the density of the amorphous carbon layer is measured by XRR using the following method. As a measuring device, for example, an X-ray diffractometer X′PertPROMPD (manufactured by PANaltical) can be used. As measurement conditions, CuKα rays and measurement angles (0.2 to 4 °) are used. Measurement data of X-ray scattering intensity is obtained under these conditions. The density is obtained for the obtained measurement data using data analysis software. As the data analysis software, for example, X'Pert Reflectivity (manufactured by PANaltical) can be used. The data analysis software performs simulation using the film thickness, density, and interface roughness as parameters to obtain simulation data. The optimum values of each parameter are obtained by fitting by the least square method so that the X-ray scattering intensity measurement data and the simulation data X-ray scattering intensity values are close to each other, and the film thickness, density, and interface roughness values are determined. Ask. Each optimum value is determined so that the FitValue value indicating the degree of fitting is 10 or less.

(防曇性の評価)
防曇性の代用特性である親水性の指標として静的水接触角測定を実施する。測定想定として、例えば接触角計CA−X150型(協和界面科学社製)を使用することが出来る。測定には、滴下液体として蒸留水を用いる。使用開始後に速やかに防曇性が発現し、年単位に亘る長期間の使用を経ても防曇性が持続し続けることの評価として、速やかな親水化の評価および表面損耗後の親水化の評価を実施する。速やかな親水化の評価は、毎日1回、1分間の間、サンプル表面に水道水を流水状態で接触させる操作を行い、静的水接触角の測定を行うことで実施する。長期間使用を想定した表面損耗後の親水化の評価は、紫外線照射器を使用してアモルファスカーボン層の表面を損耗させ、そのサンプルに親水化の評価を実施する。
(Anti-fogging evaluation)
Static water contact angle measurement is performed as an index of hydrophilicity, which is a substitute characteristic of antifogging properties. As a measurement assumption, for example, a contact angle meter CA-X150 type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) can be used. For the measurement, distilled water is used as a dropping liquid. Evaluation of rapid hydrophilization and evaluation of hydrophilization after surface wear as an evaluation of anti-fogging properties appearing immediately after the start of use, and continuing antifogging properties even after long-term use over the years. To implement. Immediate evaluation of hydrophilization is performed by performing an operation of bringing tap water into contact with the sample surface in flowing water once a day for 1 minute, and measuring a static water contact angle. The evaluation of hydrophilization after surface wear assuming long-term use is performed by using an ultraviolet irradiator to wear the surface of the amorphous carbon layer and evaluating the hydrophilization of the sample.

アモルファスカーボン層の密度が低い場合には、経年水まわりで使用されることによって親水性を示すようになることを見出した。具体的には、アモルファスカーボン層に窓等を介して微量の紫外線が間接的に照射される、使用時に水またはお湯がアモルファスカーボン層にかかる、あるいは清掃時にアモルファスカーボン層が洗剤などの酸性またはアルカリ性の液体と接触する、などにより、その密度が低い場合には、アモルファスカーボン層を経年的に親水化させることができる。そのため、長年の使用で防曇性を有することが出来る。   It has been found that when the density of the amorphous carbon layer is low, it becomes hydrophilic when used around aged water. Specifically, the amorphous carbon layer is indirectly irradiated with a small amount of ultraviolet rays through a window or the like, water or hot water is applied to the amorphous carbon layer during use, or the amorphous carbon layer is acidic or alkaline such as a detergent during cleaning. When the density is low due to contact with the liquid, the amorphous carbon layer can be hydrophilized over time. Therefore, it can have anti-fogging properties after many years of use.

アモルファスカーボン層の密度が、防曇性に影響を与える理由としては以下のように考えているが、本発明はこの作用機序に限定されるものではない。
アモルファスカーボン層において密度を低くすると、経年の使用により、アモルファスカーボン層の表面が酸化され、アモルファスカーボン層に酸素が導入されることによって、親水性を示すと考えられる。アモルファスカーボン層に酸素が導入されるためには、アモルファスカーボン層の表面近傍の炭素原子が、空気や水に含まれる酸素原子と結合し、炭素‐酸素結合が形成される必要がある。このためには、アモルファスカーボン層中の炭素‐炭素結合が、空気や水に含まれる酸素原子と反応しやすいことが望ましい。このために、本発明ではアモルファスカーボン層の密度を特定の値以下とする。これにより、アモルファスカーボン層中の炭素−炭素同士の結合距離を長い状態にすることができる、すなわち炭素−炭素結合の結合エネルギーを低くすることができる。したがって、アモルファスカーボン層の表面が酸化されやすくなり、親水性を示しやすくなると考えられる。
The reason why the density of the amorphous carbon layer affects the antifogging property is considered as follows, but the present invention is not limited to this mechanism of action.
When the density is lowered in the amorphous carbon layer, it is considered that the surface of the amorphous carbon layer is oxidized by the use over time, and oxygen is introduced into the amorphous carbon layer to show hydrophilicity. In order for oxygen to be introduced into the amorphous carbon layer, carbon atoms in the vicinity of the surface of the amorphous carbon layer must be bonded to oxygen atoms contained in air or water to form a carbon-oxygen bond. For this purpose, it is desirable that the carbon-carbon bond in the amorphous carbon layer is likely to react with oxygen atoms contained in air or water. For this reason, in the present invention, the density of the amorphous carbon layer is set to a specific value or less. Thereby, the carbon-carbon bond distance in an amorphous carbon layer can be made into a long state, ie, the bond energy of a carbon-carbon bond can be made low. Therefore, it is considered that the surface of the amorphous carbon layer is easily oxidized, and hydrophilicity is easily exhibited.

さらに、本発明者らは、アモルファスカーボン層を酸素プラズマにより表面親水化処理することで、使用開始後に速やかに防曇性を発現させることができることを見出した。   Furthermore, the present inventors have found that the antifogging property can be expressed promptly after the start of use by subjecting the amorphous carbon layer to surface hydrophilic treatment with oxygen plasma.

(表面の酸素/炭素比(O/C比))
本発明において、アモルファスカーボン層の表面の酸素/炭素比は、好ましくは0.3より大きい。より好ましくは0.8以上である。これにより、アモルファスカーボン層の表面に炭素−酸素を含んだ結合種、例えば、水酸基(C-OH)、カルボニル基(−CO−)、アルデヒド基(−CHO)、カルボキシル基(C−COOH)、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−COO−)などの親水性の結合種を、速やかに防曇性が発現するのに十分な量付与することができる。
(Surface oxygen / carbon ratio (O / C ratio))
In the present invention, the oxygen / carbon ratio of the surface of the amorphous carbon layer is preferably greater than 0.3. More preferably, it is 0.8 or more. Thereby, the bond type containing carbon-oxygen on the surface of the amorphous carbon layer, for example, hydroxyl group (C—OH), carbonyl group (—CO—), aldehyde group (—CHO), carboxyl group (C—COOH), A hydrophilic bond species such as an ether bond (—O—) and an ester bond (—COO—) can be added in an amount sufficient to quickly develop antifogging properties.

(表面の酸素/炭素比(O/C比)の算出方法)
本発明において、アモルファスカーボン層の表面の酸素/炭素比(以下、O/C比)は、X線電子分光装置(XPS)により得られる酸素(O1s)及び炭素(C1s)のピーク高さの比から算出することができる。測定装置として、例えばPHI5000VersaProbe(アルバック・ファイ製)を使うことができる。測定条件は、X線条件(100μm,25W,15kv)、中和銃条件(emission:20μA)、イオン銃条件(beam:1.000kV,TargetEmission:7.00mA)とする。測定元素はアモルファスカーボン層中の炭素、酸素及び任意に設けられる中間層やガラス、鏡等の基材由来の珪素などの元素を必要に応じて測定することができる。
ここで表面とは、本装置のX線源(Mgkα,Alkα)から通常の傾斜角(45°)で照射されるX線の進入深さを約10nmとした場合に、角度分解法(傾斜角5°)で得られた表面約1.2nm程度の測定結果を言う。本発明においては、傾斜角を5°、ステップ(20ms)の条件でC1sピークを284.8eVとしてチャージ補正した後に、酸素原子(O1s)と炭素原子(C1s)をそれぞれ532〜552eV、285〜305eVの範囲でナロースキャンすることで得られたピーク高さの比から算出したO/C比をアモルファスカーボン層の表面の酸素/炭素比とした。
(Calculation method of surface oxygen / carbon ratio (O / C ratio))
In the present invention, the oxygen / carbon ratio (hereinafter referred to as O / C ratio) of the surface of the amorphous carbon layer is the ratio of the peak height of oxygen (O1s) and carbon (C1s) obtained by an X-ray electron spectrometer (XPS). It can be calculated from As a measuring device, for example, PHI5000 VersaProbe (manufactured by ULVAC-PHI) can be used. The measurement conditions are an X-ray condition (100 μm, 25 W, 15 kv), a neutralization gun condition (emission: 20 μA), and an ion gun condition (beam: 1.000 kV, TargetEmission: 7.00 mA). As the measurement element, elements such as carbon in the amorphous carbon layer, oxygen, and optionally provided intermediate layer, silicon derived from a substrate such as glass, mirror, and the like can be measured as necessary.
Here, the surface means an angle resolution method (tilt angle) when the X-ray penetration depth irradiated from the X-ray source (Mgkα, Alkα) of the apparatus at a normal tilt angle (45 °) is about 10 nm. This means the measurement result of the surface of about 1.2 nm obtained at 5 °. In the present invention, charge correction is performed with the tilt angle of 5 ° and the C1s peak at 284.8 eV under the conditions of a step (20 ms), and then oxygen atoms (O1s) and carbon atoms (C1s) are respectively 532 to 552 eV and 285 to 305 eV. The O / C ratio calculated from the ratio of the peak height obtained by narrow scanning in the range of was used as the oxygen / carbon ratio of the surface of the amorphous carbon layer.

O/C比の算出のために行うXPS測定に際しては、表面の汚れを十分に除去することが好ましい。具体的には、アセトン中での超音波洗浄を2回以上行うことなどが挙げられる。   In the XPS measurement performed for calculating the O / C ratio, it is preferable to sufficiently remove the surface contamination. Specifically, ultrasonic cleaning in acetone is performed twice or more.

本発明のO/C比が速やかな防曇性に影響を与える理由としては以下のように考えているが、本発明はこの作用機序に限定されるものではない。
元来疎水性であるアモルファスカーボン層は、密度を低くすることで屋内環境下における経年の使用により、徐々に酸化され、アモルファスカーボン層に酸素が導入されることによって、親水性を示すと考えられる。従って、使用開始後速やかには防曇性を発現しない。そこで、アモルファスカーボン層にOプラズマなどによる表面親水化処理により、強制的に酸素を導入することで、長期の使用を待たずに速やかに防曇性を発現することができる。この親水化処理の程度を示す数値が表面のO/C比であることから、アモルファスカーボン層の表面のO/C比の数値を所定の値以上にすることが速やかな防曇性を発現する上で重要であると考える。
The reason why the O / C ratio of the present invention affects the quick antifogging property is considered as follows, but the present invention is not limited to this mechanism of action.
Amorphous carbon layers that are inherently hydrophobic are thought to show hydrophilicity by being gradually oxidized by reducing the density and using oxygen over time in indoor environments by introducing oxygen into the amorphous carbon layer. . Therefore, the antifogging property is not exhibited immediately after the start of use. Thus, by forcibly introducing oxygen into the amorphous carbon layer by surface hydrophilization treatment using O 2 plasma or the like, antifogging properties can be quickly developed without waiting for long-term use. Since the numerical value indicating the degree of the hydrophilic treatment is the O / C ratio of the surface, setting the numerical value of the O / C ratio of the surface of the amorphous carbon layer to a predetermined value or more expresses quick antifogging properties. I think it's important above.

本発明の密度およびO/C比が、速やかな防曇性および防曇性の長期間維持に影響を与える理由としては、以下のように考えているが、本発明はこの作用機序に限定されるものではない。
表面のO/C比が速やかな防曇性の発現に影響することは前述したとおりであるが、一方でアモルファスカーボン層は、紫外線により損耗する為、長期間防曇性を維持する為には、アモルファスカーボン層の表面だけではなく内部も親水化する必要がある。この内部の親水化で重要な因子が密度になる。密度が低密度である場合、水まわり環境のような微量な紫外線しか照射されない環境下においても、アモルファスカーボン層の炭素−炭素結合は、水回り環境中から供給される酸素や水と化学結合し、徐々に親水性の結合種を形成することができるため経時的にかつ長期的に防曇性を担保するこが可能となる。ここで、アモルファスカーボン層内部の防曇性の発現までにある程度の時間を要するとしても、表面のO/C比が所定の条件を満たせば、使用開始後速やかに防曇性を発現し、そのアモルファスカーボン層の表面が損耗する期間に内部の防曇性を発現できるので、結果として初期から連続的に防曇性を発現し、実使用上好ましい。
したがって、密度およびO/C比の2つを所定の値にすることで、使用開始初期から長期にわたって、連続的に防曇性を享受することができる。
The reason why the density and O / C ratio of the present invention affect the rapid antifogging property and long-term maintenance of the antifogging property is considered as follows, but the present invention is limited to this action mechanism. Is not to be done.
As described above, the surface O / C ratio affects the rapid development of antifogging properties. However, the amorphous carbon layer is worn by ultraviolet rays. In addition to the surface of the amorphous carbon layer, it is necessary to make the interior hydrophilic. An important factor in the hydrophilization inside is the density. When the density is low, the carbon-carbon bond of the amorphous carbon layer chemically bonds with oxygen and water supplied from the water environment, even in an environment where only a small amount of ultraviolet light is irradiated, such as a water environment. Since the hydrophilic binding species can be gradually formed, the antifogging property can be secured over time and in the long term. Here, even if it takes a certain amount of time to develop antifogging properties inside the amorphous carbon layer, if the surface O / C ratio satisfies a predetermined condition, the antifogging properties are developed immediately after the start of use. Since the internal anti-fogging property can be expressed during the period when the surface of the amorphous carbon layer is worn out, the anti-fogging property is expressed continuously from the beginning, which is preferable in practical use.
Therefore, by setting the two values of the density and the O / C ratio to predetermined values, it is possible to continuously enjoy the antifogging property from the beginning of use to the long term.

(水素量)
本発明において、アモルファスカーボン層の水素量は、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.4以上である。これにより、アモルファスカーボン層の表面に炭素−酸素を含んだ結合種において、酸素−水素結合を含んだ結合種、例えば、水酸基(C-OH)、アルデヒド基(−CHO)、カルボキシル基(C−COOH)などの親水性官能基の割合を増やすことができるため、アモルファスカーボン層の防曇性をさらに高めることが可能となる。また、アモルファスカーボン層の水素量は、好ましくは0.8よりも少ない。これにより、アモルファスカーボン層の耐侯性を高めることが可能となる。
(Hydrogen content)
In the present invention, the amount of hydrogen in the amorphous carbon layer is preferably 0.3 or more, more preferably 0.4 or more. Thereby, in the bond type containing carbon-oxygen on the surface of the amorphous carbon layer, the bond type containing oxygen-hydrogen bond, for example, hydroxyl group (C—OH), aldehyde group (—CHO), carboxyl group (C— Since the ratio of hydrophilic functional groups such as (COOH) can be increased, the antifogging property of the amorphous carbon layer can be further improved. The amount of hydrogen in the amorphous carbon layer is preferably less than 0.8. Thereby, it becomes possible to improve the weather resistance of the amorphous carbon layer.

(水素量の測定)
本発明のアモルファスカーボン層に含まれる水素量は、ラマン分光法により測定する。測定装置として、例えばRAMANImage(ナノフォトン社製)を使用することができる。測定条件は、レーザーパワー0.2mW、中心波数1400cm-1、回折格子600gr/mmとする。この条件で測定データを得る。得られた測定データに対し、データ解析ソフトをも用いてGバンドピーク強度とベースライン強度の比率を求める。これは、Gバンドピーク強度とベースライン強度の比率の値が、グロー放電発光分析装置(GDS)で評価した水素の発光強度と相関があることに基づいている。データ解析ソフトとして、例えば、OriginPro(ライトストーン社製)を用いることができる。測定データにベースラインの基線となるポイントを4点ほどプロットし、測定データから減算値(S)を算出し、Gバンドピークの1530cm-1付近のピーク値(S+N)から減算値データ(S)をひきいてベースライン値(N)を算出する。これによりGバンドピーク強度とベースライン強度の比率N/(S+N)を求めることができる。この強度比率が水素量に相当する。
(Measurement of hydrogen content)
The amount of hydrogen contained in the amorphous carbon layer of the present invention is measured by Raman spectroscopy. For example, RAMANImage (manufactured by Nanophoton) can be used as the measuring device. The measurement conditions are a laser power of 0.2 mW, a center wave number of 1400 cm −1 , and a diffraction grating of 600 gr / mm. Measurement data is obtained under these conditions. For the obtained measurement data, the ratio of the G band peak intensity and the baseline intensity is determined using data analysis software. This is based on the fact that the value of the ratio between the G band peak intensity and the baseline intensity is correlated with the emission intensity of hydrogen evaluated by a glow discharge emission spectrometer (GDS). For example, OriginPro (manufactured by Lightstone) can be used as the data analysis software. Plot about 4 baseline points in the measurement data, calculate the subtraction value (S) from the measurement data, and subtract the value data (S) from the peak value (S + N) near 1530 cm −1 of the G band peak. To calculate the baseline value (N). Thereby, the ratio N / (S + N) of the G band peak intensity and the baseline intensity can be obtained. This intensity ratio corresponds to the amount of hydrogen.

水素量を測定するための測定サンプルの表面に付着した汚れは、水素量に影響を与えるため、測定前に測定サンプル表面を十分に洗浄する。具体的には、アセトン中での超音波洗浄を2回以上行うことが好ましい。   Since dirt adhering to the surface of the measurement sample for measuring the amount of hydrogen affects the amount of hydrogen, the surface of the measurement sample is thoroughly cleaned before measurement. Specifically, it is preferable to perform ultrasonic cleaning in acetone twice or more.

本発明のアモルファスカーボン層に含まれる水素量が、防曇性に影響を与える理由としては、以下のように考えているが、本発明はこの作用機序に限定されるものではない。
アモルファスカーボン層に含まれる水素量を特定の量以上とすることで、酸素プラズマにより表面親水化処理をした際、または、経年の使用により徐々に表面が酸化される際に、アモルファスカーボン層の表面に親水性を有する結合種(例えば水酸基、カルボキシル基など)を形成しやすくなる。以上より、アモルファスカーボン層の表面に親水性を付与しやすく、より高い防曇性を得ることができると考えられる。
The reason why the amount of hydrogen contained in the amorphous carbon layer of the present invention affects the antifogging property is considered as follows, but the present invention is not limited to this mechanism of action.
By setting the amount of hydrogen contained in the amorphous carbon layer to a specific amount or more, when the surface is hydrophilized by oxygen plasma, or when the surface is gradually oxidized over time, the surface of the amorphous carbon layer It becomes easy to form a bond type having hydrophilicity (for example, a hydroxyl group, a carboxyl group, etc.). From the above, it is considered that hydrophilicity can be easily imparted to the surface of the amorphous carbon layer, and higher antifogging properties can be obtained.

(透明度)
本発明において、アモルファスカーボン層の透明度を表すパラメータとして、水まわり用ガラスの表面にアモルファスカーボン層が形成される前後の色差(ΔE)をアモルファスカーボン層の膜厚で除算した値(以下、Xともいう)を用いる。透明度Xは以下の式で表される。
X(nm−1)=ΔE/アモルファスカーボン層の膜厚(nm)
透明度Xとは、アモルファスカーボン層の単位膜厚あたりの色差である。すなわち、透明度とは、膜質の指標である。本発明者らは、アモルファスカーボン層において、同じ色差、同じ膜厚、あるいは同じ密度であっても、膜質が異なる場合があることを見出した。透明度X、密度、膜厚を所定範囲内とすることで、ガラス本来の透明性を確保しつつ、良好な膜質のアモルファスカーボン層を設け、長期間にわたり防汚性を発現させることが可能となる。
(Transparency)
In the present invention, as a parameter representing the transparency of the amorphous carbon layer, a value obtained by dividing the color difference (ΔE) before and after the amorphous carbon layer is formed on the surface of the water-use glass by the film thickness of the amorphous carbon layer (hereinafter also referred to as X) Say). The transparency X is expressed by the following formula.
X (nm −1 ) = ΔE / Amorphous carbon layer thickness (nm)
The transparency X is a color difference per unit film thickness of the amorphous carbon layer. That is, the transparency is an index of film quality. The present inventors have found that the amorphous carbon layer may have different film quality even with the same color difference, the same film thickness, or the same density. By setting the transparency X, density, and film thickness within the predetermined ranges, it is possible to provide an amorphous carbon layer with good film quality while maintaining the original transparency of the glass, and to exhibit antifouling properties over a long period of time. .

アモルファスカーボン層の膜質を高めるには、透明度Xの値を大きくすることが好ましい。具体的には、本発明において透明度Xは、0.2以上である。
一方で、アモルファスカーボン層において透明性を高める、すなわちアモルファスカーボン層を設けたことによる外観変化を抑制するためには、Xが小さい値であることが好ましい。Xが大きい値である場合、外観変化を抑制しようとするとアモルファスカーボン層を極薄膜でしか設けることができず、防汚性・防曇性などの機能を長期的に発現させることが難しくなる。本発明において、透明度Xは、例えば4.0未満である。好ましくは、透明度Xは1.0以下である。これにより、透明性を得ることが可能となる
In order to improve the film quality of the amorphous carbon layer, it is preferable to increase the value of the transparency X. Specifically, in the present invention, the transparency X is 0.2 or more.
On the other hand, in order to increase transparency in the amorphous carbon layer, that is, to suppress a change in appearance due to the provision of the amorphous carbon layer, X is preferably a small value. When X is a large value, the amorphous carbon layer can be provided only by an extremely thin film in order to suppress the change in appearance, and it becomes difficult to develop functions such as antifouling properties and antifogging properties over the long term. In the present invention, the transparency X is, for example, less than 4.0. Preferably, the transparency X is 1.0 or less. This makes it possible to obtain transparency.

(膜厚の測定)
アモルファスカーボン層の膜厚は、例えば、X線反射率法(X−ray Reflectometry。以下、XRRと言う)反射分光法、X線光電子分光法、グロー放電発光分析法などにより求めることができる。また、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)、段差計などを用いてアモルファスカーボン層の膜厚を測定することもできる。
本発明による屋内水まわり環境で用いられる水まわり用ガラス部材においては、アモルファスカーボン層の厚さが、例えば30nm以下と薄い場合には、XRRを用いて膜厚を測定することが好ましい。XRRを用いると、アモルファス構造であるアモルファスカーボン層と基材との界面の判別が可能である。XRRを用いる場合、上述の密度を求める方法と同様の方法にて求めることができる。
(Measurement of film thickness)
The film thickness of the amorphous carbon layer can be determined, for example, by X-ray reflectometry (hereinafter referred to as XRR) reflection spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, glow discharge emission spectrometry, or the like. In addition, the film thickness of the amorphous carbon layer can be measured using a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), a step meter, or the like.
In the water-use glass member used in the indoor water-use environment according to the present invention, when the thickness of the amorphous carbon layer is as thin as 30 nm or less, for example, the film thickness is preferably measured using XRR. When XRR is used, the interface between the amorphous carbon layer having an amorphous structure and the substrate can be distinguished. When XRR is used, it can be obtained by the same method as the method for obtaining the density described above.

(色差の測定)
ΔEは、分光測色計などを用いて測定することが可能である。ΔEは、下記の方法で求めることができる。まず、基材である水まわり用ガラスのL 、a 、b をそれぞれ測定する。次に、水まわり用ガラスの表面にアモルファスカーボン層を形成した水まわり用ガラス部材のL、a、bを測定する。その後、下記式を用いてΔEを求める。
ΔL=L−L
Δa=a−a
Δb=b−b
ΔE={(ΔL+(Δa+(Δb1/2
(Measurement of color difference)
ΔE can be measured using a spectrocolorimeter or the like. ΔE can be obtained by the following method. First, L * 0 , a * 0 , b * 0 of the glass for water circumference which is a base material is measured, respectively. Next, L * , a * , b * of the glass member for water use in which an amorphous carbon layer is formed on the surface of the glass for water use is measured. Thereafter, ΔE is obtained using the following equation.
ΔL * = L * −L * 0
Δa * = a * −a * 0
Δb * = b * −b * 0
ΔE = {(ΔL * ) 2 + (Δa * ) 2 + (Δb * ) 2 } 1/2

水まわり用ガラスの表面にアモルファスカーボン層が形成された水まわり用ガラス部材からΔEを求める場合、以下の方法にて求めることができる。水まわり用ガラス部材のL、a、bを測定する。その後、アモルファスカーボン層を除去し、この基材のL 0、a 0、b 0を測定する。得られた値を用いて、上述の方法と同様の方法にてΔEを求めることができる。 When ΔE is obtained from a water-use glass member in which an amorphous carbon layer is formed on the surface of the water-use glass, it can be obtained by the following method. L * , a * , b * of the glass member for water is measured. Thereafter, the amorphous carbon layer is removed, and L * 0 , a * 0 , and b * 0 of this base material are measured. Using the obtained value, ΔE can be obtained by the same method as described above.

水まわり用ガラスの両面にアモルファスカーボン層が形成されている場合は、一方の面ごとにΔEを算出する。まず、水まわり用ガラスの両面にアモルファスカーボン層が形成された状態で、水まわり用ガラスの一方の面のL、a、bを測定する。次に、一方の面のみアモルファスカーボン層を除去し、水まわり用ガラス表面のL 0、a 0、b 0の測定を行う。得られた値を用いて上述の方法と同様の方法にて一方の面のΔEを算出する。水まわり用ガラスの他方の面について、アモルファスカーボン層が形成された状態のL、a、bを測定する。次に、水まわり用ガラスの他方の面のアモルファスカーボン層を除去し、水まわり用ガラス表面のL 0、a 0、b 0を測定する。得られた値を用いて上述の方法と同様の方法にて水まわり用ガラスの他方の面のΔEを算出する。 When an amorphous carbon layer is formed on both sides of the water-use glass, ΔE is calculated for each side. First, L * , a * , and b * of one surface of the water glass are measured with the amorphous carbon layers formed on both surfaces of the water glass. Next, the amorphous carbon layer is removed from only one surface, and L * 0 , a * 0 , and b * 0 are measured on the surface of the water-use glass. Using the obtained value, ΔE of one surface is calculated by the same method as described above. L * , a * , b * in a state where an amorphous carbon layer is formed is measured on the other surface of the glass for water. Next, the amorphous carbon layer on the other surface of the water-use glass is removed, and L * 0 , a * 0 , b * 0 on the surface of the water-use glass are measured. Using the obtained value, ΔE of the other surface of the water-use glass is calculated in the same manner as described above.

アモルファスカーボン層を除去する方法としては、機械研磨やショット・ブラスト処理により物理的に除去する方法やアルゴンプラズマや酸素プラズマを用いたエッチングにより除去する方法を用いることができる。   As a method of removing the amorphous carbon layer, a method of physically removing by mechanical polishing or shot blasting, or a method of removing by etching using argon plasma or oxygen plasma can be used.

(他元素のドーピング)
本発明において、アモルファスカーボン層に他の元素をドーピングすることによって、アモルファスカーボン層の表面の物性を改変することができる。
ドーピングする元素としては、チタン、クロム、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、銀、金、ニオブ、モリブデン、タングステン以外の元素から選択されることが好ましい。好ましい元素としては、ケイ素、酸素、硫黄、窒素などが挙げられる。特に、アモルファスカーボン層にケイ素および/または酸素をドープすると、アモルファスカーボン層の親水性が向上することが知られている。アモルファスカーボン層が、ケイ素および/または酸素をさらに含むことで、表面に付着した汚れをより汚れを目立ちにくくすることができる。
(Doping of other elements)
In the present invention, the physical properties of the surface of the amorphous carbon layer can be modified by doping the amorphous carbon layer with other elements.
The element to be doped is preferably selected from elements other than titanium, chromium, aluminum, iron, nickel, copper, silver, gold, niobium, molybdenum, and tungsten. Preferred elements include silicon, oxygen, sulfur, nitrogen and the like. In particular, it is known that when the amorphous carbon layer is doped with silicon and / or oxygen, the hydrophilicity of the amorphous carbon layer is improved. When the amorphous carbon layer further contains silicon and / or oxygen, the dirt attached to the surface can be made less noticeable.

(中間層)
本発明では、アモルファスカーボン層と基材との間に、中間層が存在してもよい。中間層は、炭素、水素、ケイ素を含有することが好ましい。中間層に含まれるケイ素の量は、アモルファスカーボン層に含まれるケイ素の量よりも多い方が好ましい。このような中間層を設けることで、アモルファスカーボン層と基材の密着性を向上させることが可能となる。中間層にケイ素と炭素の結合を含むことで、アモルファスカーボン層と中間層の密着性を向上させることが可能となる。また、アモルファスカーボン層に中間層材料が混在していてもよい。
(Middle layer)
In the present invention, an intermediate layer may exist between the amorphous carbon layer and the substrate. The intermediate layer preferably contains carbon, hydrogen, and silicon. The amount of silicon contained in the intermediate layer is preferably larger than the amount of silicon contained in the amorphous carbon layer. By providing such an intermediate layer, it becomes possible to improve the adhesion between the amorphous carbon layer and the substrate. By including a bond of silicon and carbon in the intermediate layer, it becomes possible to improve the adhesion between the amorphous carbon layer and the intermediate layer. Moreover, the intermediate layer material may be mixed in the amorphous carbon layer.

(製造方法)
アモルファスカーボン層を形成する方法としては、物理蒸着法(PVD法)又は化学蒸着法(CVD法)が挙げられる。PVD法としては、スパッタ法、イオンプレーティング法などが挙げられる。CVD法としては、熱CVD法、プラズマCVD法、イオン化蒸着法などが挙げられる。
(Production method)
Examples of the method for forming the amorphous carbon layer include a physical vapor deposition method (PVD method) or a chemical vapor deposition method (CVD method). Examples of the PVD method include a sputtering method and an ion plating method. Examples of the CVD method include a thermal CVD method, a plasma CVD method, and an ionized vapor deposition method.

(プラズマCVD法)
本発明において、アモルファスカーボン層はプラズマCVD法を用いて形成されるのが好ましい。
(Plasma CVD method)
In the present invention, the amorphous carbon layer is preferably formed using a plasma CVD method.

本発明の水まわり用ガラス部材の製造方法は、特定のものに限定されないが、例えば以下のような方法が挙げられる。容器内に設けられた基材支持部に水まわり用ガラス部材を配置する工程と、容器内を減圧する工程と、容器内に原料を導入し、容器内を所定圧力に調整する工程と、原料をプラズマ化して高密度プラズマを生成する高密度プラズマ生成工程と、基材支持部に電圧を印加する工程と、プラズマ化された原料を水まわり用ガラスの表面に堆積させ、水まわり用ガラスの表面にアモルファスカーボン層を形成する工程と、を含む製造方法が挙げられる。   Although the manufacturing method of the glass member for water circumferences of this invention is not limited to a specific thing, For example, the following methods are mentioned. A step of disposing a glass member for water supply on a substrate support provided in the container, a step of depressurizing the inside of the container, a step of introducing a raw material into the container and adjusting the inside of the container to a predetermined pressure, and a raw material A high-density plasma generating step for generating high-density plasma by converting the plasma into a plasma, a step for applying a voltage to the substrate support, and a plasma-generated raw material is deposited on the surface of the water-use glass. And a step of forming an amorphous carbon layer on the surface.

プラズマCVD法では、一般的に、減圧した容器内でアモルファスカーボン層が形成される。よって、減圧手段を用いて容器内を減圧する。容器内は、100Pa以下まで減圧されているのが好ましい。   In the plasma CVD method, an amorphous carbon layer is generally formed in a decompressed container. Therefore, the inside of the container is decompressed using the decompression means. The inside of the container is preferably decompressed to 100 Pa or less.

原料は、原料導入部を介して気体として容器内に導入される。そのため、容器内での原料の濃度を均一にすることができ、基材表面付近に存在するプラズマを均一な状態にすることが可能となる。これにより、アモルファスカーボン層の膜厚のバラつきを小さくすることができ、膜厚が均一なアモルファスカーボン層を形成することが可能である。原料としては、炭化水素を含む原料を用いることができる。炭化水素としては、メタン、エタン、プロパン、エチレン、アセチレン、トルエン、ベンゼンのいずれか一つ以上を用いることが好ましい。これらのうち、アセチレンを用いることがさらに好ましい。これによって、膜厚や密度が均一なアモルファスカーボン層を形成することができる。また、水まわり用ガラス部材のどの位置においても、均一に防汚性を長期間維持させることが可能となる。原料として、炭化水素だけでなく、酸素や窒素、硫黄などを含むものを用いることもできる。   The raw material is introduced into the container as a gas through the raw material introduction part. Therefore, the concentration of the raw material in the container can be made uniform, and the plasma existing in the vicinity of the substrate surface can be made uniform. Thereby, the variation in the film thickness of the amorphous carbon layer can be reduced, and an amorphous carbon layer having a uniform film thickness can be formed. As the raw material, a raw material containing a hydrocarbon can be used. As the hydrocarbon, it is preferable to use at least one of methane, ethane, propane, ethylene, acetylene, toluene, and benzene. Of these, acetylene is more preferably used. Thereby, an amorphous carbon layer having a uniform film thickness and density can be formed. Moreover, it becomes possible to maintain antifouling property uniformly for a long period of time at any position of the glass member for water. As a raw material, not only hydrocarbons but also oxygen, nitrogen, sulfur and the like can be used.

原料を導入した後の容器内は、減圧手段を用いて所定圧力に調整される。この圧力として、100Pa以下に調整されるのが好ましい。   The inside of the container after introducing the raw material is adjusted to a predetermined pressure using a decompression means. This pressure is preferably adjusted to 100 Pa or less.

本発明において、高密度プラズマとして、誘導結合型プラズマ、電子サイクロトロン共鳴プラズマ、ヘリコン波プラズマ、表面波プラズマ、ペニングイオンゲージ放電プラズマ、ホローカソード放電プラズマのいずれか1つ以上を用いることが好ましい。これらのうち誘導結合型プラズマを用いるのがさらに好ましい。これにより簡易な装置で高密度プラズマを生成することができ、かつ大面積の基材にアモルファスカーボン層を形成することが可能となる。   In the present invention, it is preferable to use at least one of inductively coupled plasma, electron cyclotron resonance plasma, helicon wave plasma, surface wave plasma, Penning ion gauge discharge plasma, and hollow cathode discharge plasma as the high density plasma. Of these, inductively coupled plasma is more preferably used. As a result, high-density plasma can be generated with a simple apparatus, and an amorphous carbon layer can be formed on a large-area substrate.

アモルファスカーボン層と基材の間に中間層を形成する場合、原料を変えることで、アモルファスカーボン層と同様の手法で形成することが可能である。   When the intermediate layer is formed between the amorphous carbon layer and the base material, it can be formed by the same method as the amorphous carbon layer by changing the raw material.

中間層の原料としては、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、テトラメチルシラン(TMS)、テトラエトキシシラン(TEOS)からなる群より選ばれた一以上の原料を第一の成分として使用できる。また、水素、酸素、炭化水素からなる群より選ばれた一以上の原料を第二の成分として第一の成分と混合して使用できる。   As a raw material for the intermediate layer, one or more raw materials selected from the group consisting of hexamethyldisiloxane (HMDSO), tetramethylsilane (TMS), and tetraethoxysilane (TEOS) can be used as the first component. One or more raw materials selected from the group consisting of hydrogen, oxygen, and hydrocarbons can be used as a second component by mixing with the first component.

(前処理)
本発明では、基材表面にアモルファスカーボン層または中間層を形成する際に、基材の前処理を行うことができる。前処理は、(1)基材表面に付着した有機や無機の吸着物を除去、(2)酸化物層の除去による密着性の向上、(3)基材表面粗さの調整、(4)基材表面のプラズマによる活性化等の目的で実施される。前処理は、中間層やアモルファスカーボン層を形成する同一プロセスで行っても良いし、別プロセスとして行っても良い。
(Preprocessing)
In this invention, when forming an amorphous carbon layer or an intermediate | middle layer in the base-material surface, the pre-processing of a base material can be performed. The pretreatment includes (1) removing organic and inorganic adsorbates adhering to the substrate surface, (2) improving adhesion by removing the oxide layer, (3) adjusting the substrate surface roughness, (4) It is carried out for the purpose of activation by plasma on the substrate surface. The pretreatment may be performed in the same process for forming the intermediate layer or the amorphous carbon layer, or may be performed as a separate process.

本発明では、前処理として、アモルファスカーボン層または中間層を形成する前に、基材に対してArガスまたはOガスを用いたスパッタリングを実施するのが好ましい。 In the present invention, as a pretreatment, it is preferable to perform sputtering using Ar gas or O 2 gas on the base material before forming the amorphous carbon layer or the intermediate layer.

(プラズマCVD装置)
プラズマCVD法では、プラズマCVD装置を用いて、アモルファスカーボン層を形成する。本発明で利用可能なプラズマCVD装置の一例を図3に示す。プラズマCVD装置は、一般的に、アモルファスカーボン層を形成するための容器11と、容器11内を減圧するための減圧手段12と、容器内に原料を導入する原料導入部13と、容器11内に設けられ基材1を支持する基材支持部14と、基材支持部14に電圧を印加する電圧印加手段15と、原料をプラズマ化して高密度プラズマを生成するための高密度プラズマ生成手段16、とを備える。容器11内でプラズマ化された原料が基材1表面において互いに化学反応を繰り返すことにより、基材1上に堆積していき、基材1上にアモルファスカーボン層が形成されると考えられる。原料をプラズマ化するため、容器11内の温度を200℃以下の低温に保つことができる。これによって、鏡などの樹脂と複合されたガラス基材を用いることが可能となる。
(Plasma CVD equipment)
In the plasma CVD method, an amorphous carbon layer is formed using a plasma CVD apparatus. An example of a plasma CVD apparatus usable in the present invention is shown in FIG. The plasma CVD apparatus generally includes a container 11 for forming an amorphous carbon layer, a decompression means 12 for decompressing the inside of the container 11, a raw material introduction unit 13 for introducing a raw material into the container, The base material support part 14 which supports the base material 1, the voltage application means 15 which applies a voltage to the base material support part 14, and the high density plasma generation means for making a raw material into plasma and producing | generating a high density plasma 16. It is considered that the raw materials plasmified in the container 11 repeat chemical reactions with each other on the surface of the base material 1, thereby depositing on the base material 1 and forming an amorphous carbon layer on the base material 1. Since the raw material is turned into plasma, the temperature in the container 11 can be kept at a low temperature of 200 ° C. or lower. This makes it possible to use a glass substrate that is combined with a resin such as a mirror.

減圧手段12としては、真空ポンプ19と排気口17と圧力調整手段18とで構成される。真空ポンプ19にて容器11内の気体を排気して減圧し、圧力調整手段18にて容器11内を目的の圧力に調整することができる。圧力調整手段18としては、容器11内の圧力を調整できるものであり、例えば、圧力調整弁などが挙げられる。   The decompression unit 12 includes a vacuum pump 19, an exhaust port 17, and a pressure adjustment unit 18. The gas in the container 11 can be exhausted and reduced in pressure by the vacuum pump 19, and the inside of the container 11 can be adjusted to a target pressure by the pressure adjusting means 18. As the pressure adjusting means 18, the pressure in the container 11 can be adjusted, and examples thereof include a pressure adjusting valve.

電圧印加手段15は、基材支持部14の一部である電極20とこの電極20に接続された電源21である。電源21としては、交流電源、直流電源、パルス電源のいずれか1つ以上を用いることが可能である。交流電源は、高周波電源を含む。電極20にバイアス電圧をかけることにより、プラズマに含まれるイオンを基材支持部に支持された基材1へと引き込む作用が生じる。これにより、基材1に衝突するイオンのエネルギーを高くすることが可能となる。これにより、アモルファスカーボン層の密度を高くすることが可能となる。   The voltage applying means 15 is an electrode 20 that is a part of the base material support portion 14 and a power source 21 connected to the electrode 20. As the power source 21, any one or more of an AC power source, a DC power source, and a pulse power source can be used. The AC power source includes a high frequency power source. By applying a bias voltage to the electrode 20, an action of drawing ions contained in the plasma into the base material 1 supported by the base material support portion occurs. Thereby, the energy of ions colliding with the substrate 1 can be increased. Thereby, the density of the amorphous carbon layer can be increased.

本発明において、前述の電圧印加手段15において、電源21としてパルス電源を用いることが好ましい。さらに好ましくは、高電圧パルス電源を用いる。高電圧パルス電源を用いることにより、−1kV以上の高電圧パルス電圧を電極20に印加する。これにより、基材に衝突するイオンのエネルギーを高くすることができる。したがって、アモルファスカーボン層の基材への密着性を高めることができ、防汚性を長期間維持することが可能となる。   In the present invention, it is preferable to use a pulse power source as the power source 21 in the voltage applying means 15 described above. More preferably, a high voltage pulse power supply is used. By using a high voltage pulse power supply, a high voltage pulse voltage of −1 kV or higher is applied to the electrode 20. Thereby, the energy of the ion which collides with a base material can be made high. Therefore, the adhesion of the amorphous carbon layer to the base material can be improved, and the antifouling property can be maintained for a long time.

本発明のアモルファスカーボン層は、原料をプラズマ化して高密度プラズマを生成する高密度プラズマ生成手段16を備える装置を用いて形成されることが好ましい。容器内で生成するプラズマを高密度プラズマとすることで、プラズマ中のラジカルを多くすることができる。ラジカルは、基材支持部14に印加されたバイアス電圧による引き込みの影響を受けないため、低いエネルギーで基材上に堆積することが可能である。したがって、プラズマ中のラジカルが多くなることにより、アモルファスカーボン層の密度を低くすることができる。   The amorphous carbon layer of the present invention is preferably formed using an apparatus provided with high density plasma generation means 16 for generating high density plasma by converting the raw material into plasma. By making the plasma generated in the container high-density plasma, radicals in the plasma can be increased. Since the radicals are not affected by the pull-in caused by the bias voltage applied to the base material support portion 14, it is possible to deposit the radicals on the base material with low energy. Therefore, the density of the amorphous carbon layer can be lowered by increasing the number of radicals in the plasma.

本発明においては、高密度プラズマ生成手段16と電圧印加手段15とを用いることで、プラズマ中のラジカル存在量とイオンのエネルギーをそれぞれ独立して制御することが可能となる。これにより、アモルファスカーボン層の密度を好ましい範囲に制御することが容易となる。   In the present invention, by using the high-density plasma generating means 16 and the voltage applying means 15, it becomes possible to independently control the radical abundance and ion energy in the plasma. Thereby, it becomes easy to control the density of the amorphous carbon layer within a preferable range.

高密度プラズマ生成手段16は、高密度プラズマとして、誘導結合型プラズマ、電子サイクロトロン共鳴プラズマ、ヘリコン波プラズマ、表面波プラズマ、ペニングイオンゲージ放電プラズマ、ホローカソード放電プラズマのいずれか1つ以上を生成するものであることが好ましい。   The high density plasma generating means 16 generates at least one of inductively coupled plasma, electron cyclotron resonance plasma, helicon wave plasma, surface wave plasma, Penning ion gauge discharge plasma, and hollow cathode discharge plasma as high density plasma. It is preferable.

高密度プラズマ生成手段16は、アンテナまたは電極22とこのアンテナまたは電極22に接続された電源23であることが好ましい。例えば、誘導結合型プラズマは、アンテナと高周波電源とを用いることで生成できる。ヘリコン波プラズマは、アンテナと高周波電源と磁界生成手段とを用いることで生成できる。表面波プラズマは、アンテナとマイクロ波電源と誘電体とを用いることで生成できる。ホローカソード放電プラズマは、アノード電極とアノードとは間隔を空けて対向するカソード電極と交流電源とを用いることで生成できる。   The high-density plasma generating means 16 is preferably an antenna or electrode 22 and a power source 23 connected to the antenna or electrode 22. For example, the inductively coupled plasma can be generated by using an antenna and a high frequency power source. Helicon wave plasma can be generated by using an antenna, a high-frequency power source, and a magnetic field generating means. The surface wave plasma can be generated by using an antenna, a microwave power source, and a dielectric. The hollow cathode discharge plasma can be generated by using a cathode electrode and an AC power source that are opposed to each other with a gap between the anode electrode and the anode.

本発明において、高密度プラズマとして、誘電結合型プラズマを用いるのがさらに好ましい。これにより簡易な装置で高密度プラズマを生成することができ、かつ大面積の基材にアモルファスカーボン層を形成することが可能となる。   In the present invention, it is more preferable to use inductively coupled plasma as the high density plasma. As a result, high-density plasma can be generated with a simple apparatus, and an amorphous carbon layer can be formed on a large-area substrate.

誘導結合型プラズマを生成する場合、高密度プラズマ生成手段16としてアンテナと高周波電源を用いることが好ましい。アンテナと原料の間に誘電体を備え、誘電体を介して原料に電界が印加されるものでもよい。アンテナに高周波電流を流し、アンテナの周囲に発生する磁界により誘導された電界によって原料が励起されることで、誘導結合型プラズマが生成される。アンテナは、容器の内部か外部のどちらかに配置することができる。本発明では、アンテナを容器の内部に配置するのが好ましい。これにより高周波電源の出力を効率良く原料に与えてプラズマを生成させることが可能になるため、低出力の高周波電源を用いた場合も高密度プラズマを生成することが可能となる。   When generating inductively coupled plasma, it is preferable to use an antenna and a high frequency power source as the high density plasma generating means 16. A dielectric may be provided between the antenna and the raw material, and an electric field may be applied to the raw material via the dielectric. A high frequency current is passed through the antenna, and the raw material is excited by an electric field induced by a magnetic field generated around the antenna, so that inductively coupled plasma is generated. The antenna can be placed either inside or outside the container. In the present invention, the antenna is preferably disposed inside the container. As a result, plasma can be generated by efficiently supplying the output of the high-frequency power source to the raw material, so that high-density plasma can be generated even when a low-power high-frequency power source is used.

(表面親水化処理)
本発明では、表面親水化処理として、形成したアモルファスカーボン層の表面に強制的に酸素を導入する処理を実施する。実施手段としては、酸素ガスを用いた酸素プラズマ処理を実施するのが好ましい。
(Surface hydrophilization treatment)
In the present invention, a treatment for forcibly introducing oxygen into the surface of the formed amorphous carbon layer is performed as the surface hydrophilization treatment. As an implementation means, it is preferable to perform oxygen plasma treatment using oxygen gas.

実施例1
(成膜装置)
アモルファスカーボン層を形成するための容器と、容器を減圧するための減圧手段と、容器内に原料を導入する原料導入部と、基材を支持する基材支持部と、基材支持部に設けられた電極板と、電極板に電圧を印加する電圧印加手段と、高密度プラズマを生成する高密度プラズマ生成手段と、を備えるプラズマCVD装置を用いた。高密度プラズマ生成手段として、アンテナと高周波電源とを用いた。
Example 1
(Deposition system)
A container for forming an amorphous carbon layer, a decompression means for decompressing the container, a raw material introduction part for introducing a raw material into the container, a base material support part for supporting the base material, and a base material support part The plasma CVD apparatus provided with the obtained electrode plate, the voltage application means which applies a voltage to an electrode plate, and the high density plasma production | generation means which produces | generates high density plasma was used. An antenna and a high frequency power source were used as high density plasma generation means.

(基材)
基材として、水まわり用ガラスとして用いられるソーダライムガラス板を使用した。基材表面の汚れを除去するために、イオン交換水およびエタノールによる洗浄を順次実施した。
(Base material)
As a substrate, a soda lime glass plate used as a glass for water circumference was used. In order to remove dirt on the substrate surface, washing with ion-exchanged water and ethanol was sequentially performed.

(前処理工程1)
基材を基材支持部に配置し、減圧手段により高真空状態(1Pa以下)まで減圧した。次に、酸素ガスを導入し、容器内の圧力が0.01〜2.0Paとなるように調整した。高周波出力100〜500W、基材温度100℃以下とし、基材表面の前処理を行った。
(Pretreatment process 1)
The base material was arrange | positioned at the base-material support part, and it pressure-reduced to the high vacuum state (1 Pa or less) by the pressure reduction means. Next, oxygen gas was introduced and the pressure in the container was adjusted to be 0.01 to 2.0 Pa. The substrate surface was pretreated at a high frequency output of 100 to 500 W and a substrate temperature of 100 ° C. or lower.

(前処理工程2)
前処理工程1を行った後、アルゴンガスを導入し、容器内の圧力が0.01〜2.0Paとなるように調整した。高周波出力100〜500W、電極板に印加する電圧を−10kV〜−0.1kVになるように調整して、所定の時間、基材表面の前処理を行った。
(Pretreatment process 2)
After performing the pretreatment step 1, argon gas was introduced and the pressure in the container was adjusted to 0.01 to 2.0 Pa. The substrate surface was pretreated for a predetermined time by adjusting the high frequency output to 100 to 500 W and adjusting the voltage applied to the electrode plate to −10 kV to −0.1 kV.

(アモルファスカーボン層成膜工程)
アモルファスカーボン層の原料には、アセチレンを用いた。容器内の圧力を0.001〜2Pa、および高周波電源の出力を100〜500W、電極板に印加する電圧を−12〜−0.1kVになるように調整して、所定の処理時間の成膜を行うことにより、基材上にアモルファスカーボン層を形成した。
(Amorphous carbon layer deposition process)
Acetylene was used as a raw material for the amorphous carbon layer. Film formation for a predetermined processing time by adjusting the pressure in the container to 0.001 to 2 Pa, the output of the high frequency power source to 100 to 500 W, and the voltage applied to the electrode plate to -12 to -0.1 kV As a result, an amorphous carbon layer was formed on the substrate.

(表面親水化処理工程)
アモルファスカーボン層を成膜した後、酸素ガスを導入し、容器内の圧力が0.01〜2.0Paとなるように調整した。高周波出力100〜500Wとし、1〜600Secの処理時間で表面親水化処理を行い、実施例1のサンプルを得た。このサンプルについて各評価を行った。
(Surface hydrophilization process)
After forming the amorphous carbon layer, oxygen gas was introduced and the pressure in the container was adjusted to 0.01 to 2.0 Pa. A surface hydrophilization treatment was performed at a high frequency output of 100 to 500 W and a treatment time of 1 to 600 Sec to obtain a sample of Example 1. Each evaluation was performed about this sample.

実施例2〜3
実施例2〜3は、実施例1に対して、容器内の圧力、高周波電源の出力、基材に印加する電圧を実施例1の記載範囲内で変更した以外は同様の方法によりサンプルを得た。このサンプルについて各評価を行った。
Examples 2-3
In Examples 2 to 3, samples were obtained by the same method as in Example 1 except that the pressure in the container, the output of the high-frequency power source, and the voltage applied to the substrate were changed within the described range of Example 1. It was. Each evaluation was performed about this sample.

評価
(密度および膜厚の測定)
各サンプルのアモルファスカーボン層の密度および膜厚は、XRRにより測定した。測定装置として、X線回折装置X’PertPROMPD(PANalitical社製)を使用した。測定条件として、CuKα線、測定角度(0.2〜4°)を用いた。この条件で各サンプルのX線散乱強度の測定データを得た。得られた測定データに対し、データ解析ソフトを用いて密度を算出した。データ解析ソフトとして、X‘PertReflectivity(PANalitical社製)を用いた。データ解析ソフトにて、膜厚、密度、界面ラフネスをパラメータとしてシミュレーションデータを得た。X線散乱強度の測定データとシミュレーションデータのX線散乱強度の値が近くなるように、最小二乗法によってフィッティングを行うことによって各パラメータの最適値を求め、膜厚、密度、界面ラフネスの値を求めた。また、各最適値は、フィッティングの度合を示すFitValue値が10以下となるように求めた。得られた膜厚および密度を表1に示す。
Evaluation (measurement of density and film thickness)
The density and film thickness of the amorphous carbon layer of each sample were measured by XRR. As a measuring device, an X-ray diffractometer X'PertPROMPD (manufactured by PANaltical) was used. CuKα rays and measurement angles (0.2 to 4 °) were used as measurement conditions. Under this condition, measurement data of the X-ray scattering intensity of each sample was obtained. The density was calculated for the obtained measurement data using data analysis software. As the data analysis software, X'Pert Reflectivity (manufactured by PANaltical) was used. Simulation data was obtained with data analysis software using film thickness, density, and interface roughness as parameters. The optimum values of each parameter are obtained by fitting by the least square method so that the X-ray scattering intensity measurement data and the simulation data X-ray scattering intensity values are close to each other, and the film thickness, density, and interface roughness values are determined. Asked. Each optimum value was determined so that the FitValue value indicating the degree of fitting was 10 or less. The obtained film thickness and density are shown in Table 1.

(表面のO/C比の測定)
各サンプルのアモルファスカーボン層の表面の酸素/炭素比(以下、O/C比)は、X線電子分光装置(XPS)により得られる酸素(O1s)及び炭素(C1s)のピーク高さの比から算出した。測定装置として、PHI5000VersaProbe(アルバック・ファイ製)を使用した。測定条件は、X線条件(100μm、25W、15kv)、中和銃条件(emission:20μA)、イオン銃条件(beam:1.000kV、TargetEmission:7.00mA)とし、表面の測定を行うためにX線源(Mgkα、Alkα)の傾斜角を5°、ステップ(20ms)の条件で全元素を15.5〜1100eVの範囲でサーベイ測定した。また、酸素原子(O1s)と炭素原子(C1s)をそれぞれ532〜552eV、285〜305eVの範囲でナロースキャン測定した。
得られたスペクトルは、データ解析ソフト(MultiPuk)を用いて、C1sピークを284.8eVとしてチャージ補正した後に、ナロースキャン測定で得られた酸素原子(O1s)と炭素原子(C1s)のピーク高さを算出し、それらの比からO/C比をアモルファスカーボン層の表面の酸素/炭素比として算出した。
(Measurement of surface O / C ratio)
The oxygen / carbon ratio (hereinafter referred to as O / C ratio) of the surface of the amorphous carbon layer of each sample is determined from the ratio of the peak heights of oxygen (O1s) and carbon (C1s) obtained by an X-ray electron spectrometer (XPS). Calculated. As a measuring device, PHI5000 VersaProbe (manufactured by ULVAC-PHI) was used. Measurement conditions are X-ray conditions (100 μm, 25 W, 15 kv), neutralization gun conditions (emission: 20 μA), ion gun conditions (beam: 1.000 kV, TargetEmission: 7.00 mA), and surface measurement is performed. All elements were surveyed in the range of 15.5 to 1100 eV under the conditions of an inclination angle of the X-ray source (Mgkα, Alkα) of 5 ° and a step (20 ms). Narrow scan measurement was performed on oxygen atoms (O1s) and carbon atoms (C1s) in the ranges of 532 to 552 eV and 285 to 305 eV, respectively.
The obtained spectrum is obtained by performing charge correction using data analysis software (MultiPuk) with a C1s peak of 284.8 eV, and then the peak heights of oxygen atoms (O1s) and carbon atoms (C1s) obtained by narrow scan measurement. And the O / C ratio was calculated as the oxygen / carbon ratio of the surface of the amorphous carbon layer from these ratios.

(水素量の測定)
各サンプルのアモルファスカーボン層の水素量は、ラマン分光法により測定した。測定装置として、RAMANImage(ナノフォトン社製)を使用した。測定条件として、レーザーパワー0.2mW、中心波数1400cm-1、回折格子600gr/mmを用いた。この条件で測定データを得た。得られた測定データに対し、データ解析ソフトを用いてGバンドピーク強度とベースライン強度の比率を求めた。これは、Gバンドピーク強度とベースライン強度の比率の値が、グロー放電発光分析装置(GDS)で評価した水素の発光強度と相関があることに基づく。データ解析ソフトとして、OriginPro(ライトストーン社製)を用いた。測定データにベースラインの基線となるポイントを4点うち、測定データから減算値(S)を算出し、Gバンドピークの1530cm-1付近のピーク値(S+N)から減算値データ(S)をひき、ベースライン値(N)を算出した。これによりGバンドピーク強度とベースライン強度の比率N/(S+N)を求め水素量とした。
(Measurement of hydrogen content)
The amount of hydrogen in the amorphous carbon layer of each sample was measured by Raman spectroscopy. As a measuring apparatus, RAMANImage (manufactured by Nanophoton) was used. As measurement conditions, a laser power of 0.2 mW, a center wave number of 1400 cm −1 , and a diffraction grating of 600 gr / mm were used. Measurement data was obtained under these conditions. For the obtained measurement data, the ratio of the G band peak intensity and the baseline intensity was determined using data analysis software. This is based on the fact that the value of the ratio between the G band peak intensity and the baseline intensity has a correlation with the emission intensity of hydrogen evaluated by a glow discharge emission spectrometer (GDS). OriginPro (manufactured by Lightstone) was used as data analysis software. Of the four baseline points in the measurement data, calculate the subtraction value (S) from the measurement data, and subtract the subtraction value data (S) from the peak value (S + N) near 1530 cm -1 of the G band peak. The baseline value (N) was calculated. As a result, the ratio N / (S + N) between the G band peak intensity and the baseline intensity was determined and used as the hydrogen amount.

(色差の測定および透明度、透明性の評価)
各サンプルの色差の測定には、分光測色計(型番:CM−2600d、コニカミノルタ社製)を用いた。観察光源は、F2を用いた。測定器に白色校正板にて校正を実施した。まず、アモルファスカーボン層を形成する前に、基材のL 、a 、b をそれぞれ測定した。次に、作製したサンプルのL、a、bを測定した。その後、下記式を用いてΔEを求めた。
ΔL=L−L
Δa=a−a
Δb=b−b
ΔE={(ΔL+(Δa+(Δb1/2
得られたΔEを表1に示す。また、得られたΔEと得られた膜厚を用いて、下記の式から透明度Xを求めた。得られた透明度Xを表1に示す。
X(nm−1)=ΔE/アモルファスカーボン層の膜厚(nm)
さらに、透明性を次のように評価した。透明度Xが1.0以下のものを◎(非常に良好)4.0未満のものを〇(良好)、Xが4.0より大きいものを×(不良)と判定した。
(Measurement of color difference and evaluation of transparency and transparency)
A spectrocolorimeter (model number: CM-2600d, manufactured by Konica Minolta) was used to measure the color difference of each sample. F2 was used as the observation light source. The measuring instrument was calibrated with a white calibration plate. First, before forming an amorphous carbon layer, L * 0 , a * 0 , and b * 0 of the substrate were measured. Next, L * , a * , and b * of the prepared sample were measured. Thereafter, ΔE was determined using the following equation.
ΔL * = L * −L * 0
Δa * = a * −a * 0
Δb * = b * −b * 0
ΔE = {(ΔL * ) 2 + (Δa * ) 2 + (Δb * ) 2 } 1/2
The obtained ΔE is shown in Table 1. Moreover, transparency X was calculated | required from the following formula using obtained (DELTA) E and the obtained film thickness. The obtained transparency X is shown in Table 1.
X (nm −1 ) = ΔE / Amorphous carbon layer thickness (nm)
Furthermore, the transparency was evaluated as follows. Those having a transparency X of 1.0 or less were judged as ◎ (very good) less than 4.0, ◯ (good), and those having X greater than 4.0 were judged as x (bad).

(防曇性の評価)
防曇性の代用特性である親水性の指標として静的水接触角測定を実施した。水接触角が20°以下となる場合、水道水などの水やお湯を表面にかけることで防曇性が発現する。測定装置には協和界面科学株式会社製接触角計CA−X150型を用い、滴下液体として蒸留水を用いた。浴室などで鏡を使用開始後に速やかに防曇性が発現し、このような屋内環境で年単位に亘る長期間の使用を経ても防曇性が持続し続けることの評価として、速やかな親水化の評価および表面損耗後の親水化の評価を実施し、防曇性の評価とした。
(Anti-fogging evaluation)
Static water contact angle measurement was carried out as an index of hydrophilicity, which is a substitute characteristic of antifogging properties. When the water contact angle is 20 ° or less, antifogging properties are exhibited by applying water such as tap water or hot water to the surface. A contact angle meter CA-X150 type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. was used as the measuring device, and distilled water was used as the dropping liquid. Immediate hydrophilization as an evaluation of anti-fogging properties appearing immediately after the start of use of a mirror in a bathroom, etc., and that the anti-fogging properties will continue to be maintained even after long-term use over a year in such an indoor environment. And the evaluation of hydrophilization after surface wear were evaluated as antifogging properties.

アモルファスカーボン層の速やかな親水化の評価方法
アモルファスカーボン層を形成した鏡のサンプルについてアモルファスカーボン層表面の水接触角を測定し、30°以上であることを確認した。30°を下回った場合は、暗室内の乾燥状態でさらに長時間静置することにより30°以上となるように状態を整え、これを初期の接触角とした。なおサンプルの表面汚れ付着の影響を受けて正しい接触角値が得られない場合は、予め表面を中性洗剤と水、あるいはエタノールで洗浄するなどの方法により、十分に表面汚れを除去したのちに接触角測定を実施することが望まれる。
Evaluation Method for Rapid Hydrophilization of Amorphous Carbon Layer The water contact angle on the surface of the amorphous carbon layer was measured for the mirror sample on which the amorphous carbon layer was formed, and was confirmed to be 30 ° or more. When the angle was less than 30 °, the state was adjusted to 30 ° or more by standing still in a dry state in a dark room for an initial contact angle. If the correct contact angle value cannot be obtained due to the surface contamination of the sample, remove the surface contamination thoroughly by washing the surface with a neutral detergent and water or ethanol beforehand. It is desirable to perform contact angle measurements.

初期の接触角が30°以上のサンプルに対して、直射日光が当たらない屋内に設置した状態で毎日1回、1分間の間、サンプルの表面に水道水を流水状態で接触させる操作を続けた。毎日の流水接触後、表面に残存する水道水を市販のダストブロワーからの噴射ガスにより除去し、接触角を測定する表面部位に水濡れがない状態を目視確認したのち、流水接触終了後から5分以内に水接触角を測定した。その後翌日の流水時まではサンプルを屋内の大気中で放置した。   For samples with an initial contact angle of 30 ° or more, the operation of bringing tap water into contact with the surface of the sample in a flowing state once a day for 1 minute in an indoor condition where it was not exposed to direct sunlight was continued. . After contact with running water every day, tap water remaining on the surface is removed with a jet gas from a commercial dust blower, and after confirming that there is no water wetting on the surface part where the contact angle is measured, 5 The water contact angle was measured within minutes. Thereafter, the sample was left in the indoor air until the next day, when it was running.

速やかな親水化の評価指標として、この流水接触後の水接触角の値が20°以下となった日数を設定し、日数が2日以内であったサンプルの評価値をA、8日以内であったサンプルの評価値をB、30日以内であったサンプルの評価値をC、30日までに20°以下とならなかったサンプルの評価値をDとした。   As the evaluation index for rapid hydrophilization, the number of days when the water contact angle value after running water contact is 20 ° or less is set, and the evaluation value of the sample with the number of days within 2 days is A, within 8 days. The evaluation value of the sample was B, the evaluation value of the sample that was within 30 days was C, and the evaluation value of the sample that did not become 20 ° or less by 30 days was D.

アモルファスカーボン層表面損耗後の親水化の評価方法
アモルファスカーボン層を形成した鏡の長期的な使用に際して、アモルファスカーボン層が屋内環境での光照射やお掃除行為などの機械的摺動負荷を受けることでその表面が消耗してしまうことを想定し、次の方法で消耗後のアモルファスカーボン層の親水化を評価した。前述したアモルファスカーボン層を形成した鏡のサンプルのアモルファスカーボン層に対して、室温、湿度:50%RH以上の環境にて紫外線照射器を使って紫外線(代表する照射波長:365nm、照射強度:5mW/cm以上)を20時間以上照射して、アモルファスカーボン層の表面を消耗させ、かつ膜が残存する状態とした。なお、アモルファスカーボン層の損耗のさせ方としては紫外線照射器による紫外線照射のほか、直接日射に長時間当てることや過剰な摺動磨耗を与えることなどが考えられ、例えば表面の酸素結合種がなくなると考えられる層厚み1nm程度以上のアモルファスカーボン層を除去し、かつアモルファスカーボン層が残存している表面をもって損耗後の親水化の評価を行うとよい。屋内に間接的に入射してくる太陽光の波長領域にある紫外線を利用するのが実際に近い損耗のさせ方となる。
Evaluation method of hydrophilization after surface wear of amorphous carbon layer When a mirror with an amorphous carbon layer is used for a long time, the amorphous carbon layer is subject to mechanical sliding load such as light irradiation and cleaning in indoor environment. Assuming that the surface is consumed, the hydrophilicity of the amorphous carbon layer after consumption was evaluated by the following method. With respect to the amorphous carbon layer of the mirror sample formed with the amorphous carbon layer described above, ultraviolet rays (typical irradiation wavelength: 365 nm, irradiation intensity: 5 mW) using an ultraviolet irradiator in an environment of room temperature and humidity: 50% RH or higher. / Cm 2 or more) was irradiated for 20 hours or more, so that the surface of the amorphous carbon layer was consumed and the film remained. In addition to the ultraviolet irradiation by the ultraviolet irradiator, it can be considered that the amorphous carbon layer is worn by direct solar radiation for a long time or excessive sliding wear. For example, oxygen bonding species on the surface disappear. It is preferable to remove the amorphous carbon layer having a thickness of about 1 nm or more, and evaluate the hydrophilization after wear on the surface where the amorphous carbon layer remains. The use of ultraviolet rays in the wavelength region of sunlight that is indirectly incident indoors is a way of causing actual wear.

続いて照射後に屋内環境の室温にて20時間以上静置をする処置を行って水接触角が20°を超える値であることを確認し、その後、毎日1回、1分間の間、サンプルの表面に水道水を流水状態で接触させる操作を続けた。毎日の流水接触後、表面に残存する水道水を市販のダストブロワーからの噴射ガスにより除去し、接触角を測定する表面部位に水濡れがない状態を目視確認したのち、流水接触後から5分以内に水接触角を測定した。その後翌日の流水時まではサンプルを屋内環境の大気中で放置した。   Subsequently, after the irradiation, a treatment for standing for 20 hours or more at room temperature in an indoor environment is performed to confirm that the water contact angle is a value exceeding 20 °, and thereafter, once a day for 1 minute. The operation of bringing tap water into contact with the surface under running water was continued. After contact with running water every day, tap water remaining on the surface is removed with a jet gas from a commercial dust blower, and after confirming that there is no water wetting on the surface area where the contact angle is measured, 5 minutes after contact with running water The water contact angle was measured within. After that, the sample was left in the indoor environment until the next day.

表面損耗後の親水化の評価指標として、この流水接触後の水接触角の値が20°以下となった日数を流水開始日の翌日から数え、日数が5日以内であったサンプルの評価値をa、10日以内であったサンプルの評価値をb、30日以内であったサンプルの評価値をc、30日までに20°以下とならなかったサンプルの評価値をdとした。   As an evaluation index for hydrophilization after surface wear, the number of days when the water contact angle after running water contact was 20 ° or less was counted from the day after the start of running water, and the evaluation value of the sample that was within 5 days A, the evaluation value of the sample that was within 10 days was b, the evaluation value of the sample that was within 30 days was c, and the evaluation value of the sample that was not less than 20 ° by 30 days was d.

実施例1から3、比較例1から3の親水化の評価結果を表1に示す。表1中の「防曇性(速やか)」は、アモルファスカーボン層の速やかな親水化の評価方法に基づく値、「防曇性(長期)」は、アモルファスカーボン層表面損耗後の親水化の評価方法に基づく値として、それぞれ示す。   Table 1 shows the evaluation results of hydrophilization in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3. “Anti-fogging property (rapid)” in Table 1 is a value based on an evaluation method for rapid hydrophilization of an amorphous carbon layer, and “anti-fogging property (long term)” is an evaluation of hydrophilization after surface wear of the amorphous carbon layer. It shows as a value based on a method, respectively.

(防汚性の評価)
アモルファスカーボン層の表面に、水道水を20μl滴下し、24時間放置することにより、サンプル表面に水垢を形成した。水垢を形成したサンプルを以下の条件で評価した。洗剤をアモルファスカーボン層の表面に適量塗布し、スポンジのウレタンフォーム面を用いて、アモルファスカーボン層の表面に対して5回往復摺動させた。洗剤として、浴室清掃用の中性洗剤を用いた。その後、サンプル表面の洗剤を流水で洗い流し、エアダスターで水分を除去した。サンプル表面に水垢が残存しているかを目視で判断した。水垢が残存していないものを○(良好)、水垢が残存しているものを×(不良)と判定した。結果を表1に示す。
(Evaluation of antifouling properties)
20 μl of tap water was dropped on the surface of the amorphous carbon layer and left for 24 hours to form scale on the sample surface. The sample in which scale was formed was evaluated under the following conditions. An appropriate amount of detergent was applied to the surface of the amorphous carbon layer, and was slid back and forth 5 times with respect to the surface of the amorphous carbon layer using a urethane foam surface of a sponge. A neutral detergent for bathroom cleaning was used as the detergent. Thereafter, the detergent on the sample surface was washed away with running water, and water was removed with an air duster. It was judged visually whether water scale remained on the sample surface. The case where the scale did not remain was judged as ◯ (good), and the case where the scale remained was judged as x (poor). The results are shown in Table 1.

比較例1
比較例1は、実施例3に対して、表面親水化処理工程を行わなかった以外は、実施例3と同様の方法にてサンプルを得た。
Comparative Example 1
In Comparative Example 1, a sample was obtained in the same manner as in Example 3, except that the surface hydrophilization treatment step was not performed on Example 3.

比較例2
比較例2は、ガラス上にDLC形成がなされた市販品である。
Comparative Example 2
Comparative Example 2 is a commercial product in which DLC is formed on glass.

比較例3
比較例3は、比較例2に対して、表面親水化処理工程を行ったものである。
Comparative Example 3
In Comparative Example 3, a surface hydrophilization treatment step is performed on Comparative Example 2.

比較例1〜3のサンプルについて、実施例と同様の評価を行った。結果を表1に示す。   About the sample of Comparative Examples 1-3, evaluation similar to an Example was performed. The results are shown in Table 1.

Figure 2018027869
Figure 2018027869

実施例1、2、3は、密度が2.0g/cm未満であり、かつ、O/C比が0.3より大きいことから、防曇性(速やか)がB以上、防曇性(長期)もc以上であり、速やかに防曇性を示し、かつ、アモルファスカーボン層が損耗した後でも防曇性を維持できる。ここで防曇性(長期)はcであるが、実使用ではアモルファスカーボン層の表面が損耗されるには時間を要する為、防曇性(速やか)がB以上であれば、使用開始後の初期から連続的に防曇性を発現することになり、実使用上良好な防曇性を享受できる。 In Examples 1, 2, and 3, since the density is less than 2.0 g / cm 3 and the O / C ratio is greater than 0.3, the antifogging property (rapid) is B or more and the antifogging property ( (Long term) is also equal to or greater than c, quickly exhibiting antifogging properties, and maintaining antifogging properties even after the amorphous carbon layer is worn out. Here, the antifogging property (long-term) is c, but in actual use, it takes time to wear the surface of the amorphous carbon layer. The anti-fogging property will be exhibited continuously from the beginning, and the anti-fogging property which is good in practical use can be enjoyed.

一方、比較例2は、密度が2.0g/cm以上であり、かつ、O/C比も0.3以下であることから、防曇性(速やか)及び防曇性(長期)はD,dとなり、防曇性を有さない。また、比較例1は、密度は2.0g/cm未満であるが、O/C比が0.3以下である為、防曇性(速やか)がCとなり、使用開始後に速やかに防曇性を発現することができず、実使用上は好ましくない。
比較例3は、O/C比は0.3より大きいが、密度が2.0g/cm以上である為、防曇性(速やか)はAであるが、防曇性(長期)がdとなり、長期使用によりアモルファスカーボン層が損耗した場合、防曇性が失われる。したがって、速やかに防曇性を有し、かつ、長期使用でも防曇性を維持する為には、密度が2.0g/cm未満であり、かつ、O/C比が0.3より大きい必要がある。
On the other hand, since Comparative Example 2 has a density of 2.0 g / cm 3 or more and an O / C ratio of 0.3 or less, the antifogging property (rapid) and the antifogging property (long term) are D. , D and has no anti-fogging property. Further, in Comparative Example 1, the density is less than 2.0 g / cm 3 , but since the O / C ratio is 0.3 or less, the antifogging property (rapid) is C, and the antifogging is promptly performed after the start of use. Sex cannot be expressed, which is not preferable in practical use.
In Comparative Example 3, although the O / C ratio is larger than 0.3, the density is 2.0 g / cm 3 or more, so that the antifogging property (rapid) is A, but the antifogging property (long term) is d. Thus, when the amorphous carbon layer is worn out by long-term use, the antifogging property is lost. Therefore, in order to quickly have antifogging properties and maintain antifogging properties even after long-term use, the density is less than 2.0 g / cm 3 and the O / C ratio is more than 0.3. There is a need.

実施例1と実施例2は、密度およびO/C比の値はほぼ同じであるが、防曇性(速やか)、防曇性(長期)ともに実施例2の方が高い結果となった。これは、実施例1の水素量が0.43なのに対し、実施例2の水素量が0.68と高い為であると推察される。一方、比較例2は、水素量が0.83と高いが、防曇性(速やか),防曇性(長期)ともに防曇性を有さない。これは、O/C比が0.25と低く、アモルファスカーボン層の酸素が少ない為に、水素原子が親水性の結合種(例えば、水酸基やカルボキシル基など)として存在していない為と考えられる。また、密度も2.0g/cm以上であるため、屋内環境下で長期間使用した場合でも防曇性は発現されない。また、比較例3は、O/C比が0.73と高い。その為、防曇性(速やか)はAと非常に良好である。しかし、密度が2.0g/cm以上である為、膜が損耗した場合のアモルファスカーボン層の内部にまでは親水性の結合種(例えば、水酸基やカルボキシル基など)が形成されておらず、アモルファスカーボン層が損耗するような長期使用は防曇性が失われる。したがって、密度およびO/C比が所定の条件を満たした場合に使用開始後速やかにかつ長期にわたって防曇性を享受でき、さらに水素量も所定の条件を満たした場合には防曇性をより高めることができる。 Example 1 and Example 2 have almost the same values of density and O / C ratio, but Example 2 has higher results in both antifogging property (rapid) and antifogging property (long term). This is presumably because the amount of hydrogen in Example 1 is 0.43, whereas the amount of hydrogen in Example 2 is as high as 0.68. On the other hand, Comparative Example 2 has a high hydrogen content of 0.83, but neither has antifogging properties (rapid) or antifogging properties (long term). This is thought to be because hydrogen atoms do not exist as hydrophilic bonding species (for example, hydroxyl groups and carboxyl groups) because the O / C ratio is as low as 0.25 and the amorphous carbon layer has less oxygen. . Further, since the density is 2.0 g / cm 3 or more, antifogging properties are not exhibited even when used for a long time in an indoor environment. In Comparative Example 3, the O / C ratio is as high as 0.73. Therefore, the antifogging property (rapid) is very good as A. However, since the density is 2.0 g / cm 3 or more, hydrophilic bonding species (for example, a hydroxyl group and a carboxyl group) are not formed even inside the amorphous carbon layer when the film is worn out. Long-term use in which the amorphous carbon layer is worn out loses antifogging properties. Therefore, when the density and O / C ratio satisfy the predetermined conditions, the antifogging property can be enjoyed immediately after the start of use over a long period of time, and when the hydrogen amount also satisfies the predetermined condition, the antifogging property can be further improved. Can be increased.

1 基材
2 アモルファスカーボン層
3 中間層
11 容器
12 減圧手段
13 原料導入部
14 基材支持部
15 電圧印加手段
16 高密度プラズマ生成手段
17 排気口
18 圧力調整手段
19 真空ポンプ
20 電極板
21 電源
22 アンテナまたは電極
23 電源

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Amorphous carbon layer 3 Intermediate | middle layer 11 Container 12 Depressurization means 13 Raw material introduction part 14 Base material support part 15 Voltage application means 16 High-density plasma generation means 17 Exhaust port 18 Pressure adjustment means 19 Vacuum pump 20 Electrode plate 21 Power supply 22 Antenna or electrode 23 Power supply

Claims (13)

屋内水まわり環境で用いられる水まわり用ガラス部材であって、
ガラス基材と、
前記ガラス基材の表面に設けられ、水素原子と炭素原子を含むアモルファスカーボン層と、
を備え、
前記アモルファスカーボン層において、密度が2.0g/cm未満であり、
前記アモルファスカーボン層は酸素原子をさらに含み、
前記アモルファスカーボン層において、表面のO/C比は0.3よりも大きい、
水まわり用ガラス部材。
A glass member for water used in an indoor water environment,
A glass substrate;
Provided on the surface of the glass substrate, an amorphous carbon layer containing hydrogen atoms and carbon atoms,
With
In the amorphous carbon layer, the density is less than 2.0 g / cm 3 ,
The amorphous carbon layer further includes oxygen atoms,
In the amorphous carbon layer, the surface O / C ratio is greater than 0.3,
Glass member for water.
前記アモルファスカーボン層において、ラマン分光法で測定したN/(S+N)より算出される水素量が0.3以上0.8未満である、請求項1に記載の水まわり用ガラス部材。   The glass member for water circumference | surroundings of Claim 1 whose hydrogen amount computed from N / (S + N) measured by the Raman spectroscopy in the said amorphous carbon layer is 0.3-0.8. 前記アモルファスカーボン層は、前記密度が1.1g/cm以上である、請求項1または2に記載の水まわり用ガラス部材。 The glass member for water supply according to claim 1 or 2, wherein the amorphous carbon layer has the density of 1.1 g / cm 3 or more. 前記アモルファスカーボン層が形成される前後の色差(ΔE)を、前記アモルファスカーボン層の膜厚で除算した値(X)が4.0未満である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水まわり用ガラス部材。   4. The value (X) obtained by dividing the color difference (ΔE) before and after the formation of the amorphous carbon layer by the film thickness of the amorphous carbon layer is less than 4.0. 5. Glass parts for water. 前記アモルファスカーボン層が形成される前後の色差(ΔE)を、前記膜厚で除算した値(X)が1.0以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水まわり用ガラス部材。   The value (X) obtained by dividing the color difference (ΔE) before and after the amorphous carbon layer is formed by the film thickness is 1.0 or less, according to any one of claims 1 to 3. The glass member for water circumferences of description. 前記アモルファスカーボン層は、ケイ素をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の水まわり用ガラス部材。   The said amorphous carbon layer is a glass member for water circumferences as described in any one of Claims 1-5 which further contains a silicon | silicone. 前記基材と前記アモルファスカーボン層との間に設けられた中間層をさらに備えた、請求項1〜6のいずれか1項に記載の水まわり用ガラス部材。   The glass member for water supply of any one of Claims 1-6 further provided with the intermediate | middle layer provided between the said base material and the said amorphous carbon layer. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の水まわり用ガラス部材の製造方法において、
容器内に設けられた基材支持部に水まわり用ガラスを配置する工程と、
前記容器内を減圧する工程と、
前記容器内に原料を導入し、前記容器内を所定圧力に調整する工程と、
前記原料をプラズマ化して高密度プラズマを生成する高密度プラズマ生成工程と、
前記基材支持部に電圧を印加する工程と、
前記高密度プラズマを前記水まわり用ガラスの表面に堆積させ、前記水まわり用ガラスの表面にアモルファスカーボン層を形成する工程と、
前記アモルファスカーボン層表面に親水性の結合種を導入する工程と、
を含む、水まわり用ガラスの製造方法。
In the manufacturing method of the glass member for water circumferences as described in any one of Claims 1-7,
Arranging a glass for water around the substrate support provided in the container;
Reducing the pressure in the container;
Introducing the raw material into the container and adjusting the inside of the container to a predetermined pressure;
A high-density plasma generation step of generating high-density plasma by converting the raw material into plasma;
Applying a voltage to the substrate support,
Depositing the high-density plasma on the surface of the water glass, and forming an amorphous carbon layer on the surface of the water glass;
Introducing a hydrophilic binding species to the amorphous carbon layer surface;
The manufacturing method of the glass for water circumferences containing.
前記高密度プラズマは、誘導結合型プラズマ、表面波プラズマ、ヘリコン波プラズマ、電子サイクロトロン共鳴プラズマ、ペニングイオンゲージ放電プラズマ、ホローカソード放電プラズマのいずれか1つ以上である、請求項8に記載の水まわり用ガラス部材の製造方法。   The water according to claim 8, wherein the high-density plasma is one or more of inductively coupled plasma, surface wave plasma, helicon wave plasma, electron cyclotron resonance plasma, Penning ion gauge discharge plasma, and hollow cathode discharge plasma. Manufacturing method of glass member for surroundings. 前記高密度プラズマは、誘導結合型プラズマである、請求項8または9に記載の水まわり用ガラス部材の製造方法。   The method for producing a glass member for water supply according to claim 8 or 9, wherein the high-density plasma is inductively coupled plasma. 前記基材指示部に印加する電圧が−1kVよりも大きい、請求項8〜10のいずれか一項に記載の水まわり用ガラス部材の製造方法。   The manufacturing method of the glass member for water supply as described in any one of Claims 8-10 whose voltage applied to the said base material instruction | indication part is larger than -1 kV. 前記高密度プラズマは、前記容器内に配置されたアンテナに電力を供給し、前記原料をプラズマ化することにより生成される、請求項8〜11のいずれか一項に記載の水まわり用ガラス部材の製造方法。   The glass member for water supply according to any one of claims 8 to 11, wherein the high-density plasma is generated by supplying electric power to an antenna disposed in the container and converting the raw material into plasma. Manufacturing method. 前記親水性の結合種を導入する工程は、前記アモルファスカーボン層に酸素プラズマを照射する工程を含む、請求項8〜12のいずれか一項に記載の水まわり用ガラス部材の製造方法。   The method for producing a water-use glass member according to any one of claims 8 to 12, wherein the step of introducing the hydrophilic binding species includes a step of irradiating the amorphous carbon layer with oxygen plasma.
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