JP2018122543A - Antifouling coat structure and method for forming the same, measurement apparatus, and ophthalmologic apparatus - Google Patents

Antifouling coat structure and method for forming the same, measurement apparatus, and ophthalmologic apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antifouling coat structure which can be applied not only to metal but also to a resin surface, and has high durability.SOLUTION: An antifouling coat structure has a resin layer having an etched surface, a glass-like coat layer provided on the resin layer, and a perfluoroalkylsilane layer provided on the glass-like coat layer. In the antifouling coat structure, tetraalkoxysilane and a solvent containing an etching component of a resin are applied onto the resin surface, alkoxysilane is hydrolyzed to form the glass-like coat layer, the solvent containing the perfluoroalkyltrialkoxysilane is applied to the glass-like coat layer, and the perfluoroalkyltrialkoxysilane is hydrolyzed to form a perfluoroalkylsilane layer. The method can also apply the tetraalkoxysilane, the perfluoroalkyltrialkoxysilane and the solvent containing the etching component of the resin as a single liquid.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、樹脂からなる物品表面の防汚性を向上させる技術に係り、特に、防汚コート構造およびその形成方法、筐体に防汚コート構造を有する測量機器、眼科機器に関する。   The present invention relates to a technique for improving the antifouling property of an article surface made of resin, and more particularly, to an antifouling coat structure and a method for forming the same, a surveying instrument having an antifouling coat structure in a housing, and an ophthalmic instrument.

建設現場で使用されるローテーティングレーザーや、下水管配設工事現場で使用されるパイプレーザー等の測量機器は、過酷な屋外環境で使用されるため、雨水の他、土、セメント、汚物等の汚れが測量機器に付着する問題があった。また、眼科や眼鏡店等で使用される検眼装置等の眼科機器は、点眼剤が付着したり、患者の検眼を行う際の皮脂等の汚れが付着する問題があった。   Surveying equipment such as rotating lasers used at construction sites and pipe lasers used at construction sites where sewer pipes are installed are used in harsh outdoor environments, so in addition to rainwater, soil, cement, filth, etc. There was a problem that dirt adhered to the surveying instrument. In addition, ophthalmic equipment such as an optometry apparatus used in ophthalmology or a spectacle store has a problem that an eye drop adheres or dirt such as sebum adheres when a patient is examined.

これらの汚れを機器筐体から拭き取る場合、汚れ自体が除去しにくい性質であったり、セメントの場合は粒子による擦り傷が残ってしまったり、汚れに含まれる成分のシミが残ってしまう場合があった。   When these stains are wiped from the equipment casing, the stains themselves are difficult to remove, and in the case of cement, scratches due to particles may remain, or stains of components contained in the stain may remain. .

そのような汚れの付着を防止し、付着した場合の除去を容易にするための防汚コートとしては、従来から、例えば、ダイキン、信越化学、ダウコーニング、3Mなどで発売されている単分子撥水撥油コート原料が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。   As an antifouling coat for preventing such dirt from being attached and facilitating the removal when it is attached, a monomolecular repellent that has been conventionally sold by Daikin, Shin-Etsu Chemical, Dow Corning, 3M, etc. Water / oil repellent coating materials are known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

この単分子撥水撥油コート原料は、有効成分の分子中にエーテル結合を有するため、長鎖構造の分子が特定方向に配向して物品表面に単分子膜を形成する。このエーテル結合を含む単分子膜は、高い撥水角のため、物品に塗布した際の撥水撥油コート層の防汚性を向上させることが知られている。   Since this monomolecular water / oil repellent coating material has an ether bond in the molecule of the active ingredient, the molecules of the long chain structure are oriented in a specific direction to form a monomolecular film on the surface of the article. This monomolecular film containing an ether bond is known to improve the antifouling property of the water / oil repellent coating layer when applied to an article because of its high water repellency angle.

また、エーテル結合を有さないフッ素系の撥水撥油コートとして、例えばフルオロアルキルシラン化合物等が知られている。この撥水撥油コート層は、フッ素の官能基を有するため、汚れが付着しにくく、また、エーテル結合を有するものと比較して、撥水撥油コート層を構成する分子の安定性が高く、膜の耐久性が高い。   As a fluorine-based water- and oil-repellent coat having no ether bond, for example, a fluoroalkylsilane compound is known. Since this water / oil repellent coat layer has a fluorine functional group, it is difficult for dirt to adhere to it, and the stability of the molecules constituting the water / oil repellent coat layer is higher than that having an ether bond. , Membrane durability is high.

一方、特許文献3には、防汚性と同様の性質である被転写物の離型性が要求される金型において、金型表面にエキシマ紫外光を照射して活性化させ、離型層を形成する技術が開示されている。この技術によれば、金型と離型層の密着力が向上し、離型層の耐久性が向上する。   On the other hand, in Patent Document 3, in a mold that requires releasability of an object to be transferred, which is the same property as antifouling property, the mold surface is activated by irradiating excimer ultraviolet light, thereby releasing the release layer. Techniques for forming the are disclosed. According to this technique, the adhesion between the mold and the release layer is improved, and the durability of the release layer is improved.

特許第3275402号公報Japanese Patent No. 3275402 特許第3433024号公報Japanese Patent No. 3433024 特許第4022094号公報Japanese Patent No. 40202094

しかしながら、特許文献1、2に示すような従来の単分子撥水撥油コートは、基材との間に何らの物理的、化学的な結合を有さず、単に塗布されているだけであるので、密着力が低く、撥水撥油コートが容易に剥離してしまうという問題があった。   However, conventional monomolecular water / oil repellent coats as shown in Patent Documents 1 and 2 do not have any physical and chemical bonds with the base material, and are simply applied. Therefore, there is a problem that the adhesion is low and the water / oil repellent coat is easily peeled off.

また、特許文献3に記載の技術では、金型の型面をエキシマレーザー光で改質させて表面を活性化させているので、改質せずに単に塗布する場合よりは型面と離型膜との密着力は多少向上するものの、不十分であり、離型耐久性が劣ってしまうという問題は依然解決されていない。また、この表面活性化技術は、金属の場合に適用され、筐体がABS等の樹脂で構成されている測量機器や眼科機器には馴染まない。   Further, in the technique described in Patent Document 3, since the surface of the mold is modified by excimer laser light to activate the surface, the mold surface and the mold release are performed rather than the case of simply applying without modification. Although the adhesion with the film is somewhat improved, the problem that it is insufficient and the mold release durability is inferior has not been solved. In addition, this surface activation technique is applied in the case of metal and is not compatible with surveying instruments and ophthalmic instruments whose casing is made of a resin such as ABS.

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、基材として金属のみならず樹脂表面にも適用することができ、耐久性の高い防汚コート構造およびその形成方法、筐体に防汚コート構造を有する測量機器、眼科機器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and can be applied not only to a metal as a base material but also to a resin surface. An object is to provide a surveying instrument and an ophthalmic instrument having a coat structure.

前記課題を解決する請求項1に記載の発明は、防汚コート構造であって、表面がエッチングされた樹脂層と、樹脂層に設けられたガラスライクコート層と、ガラスライクコート層に設けられたパーフルオロアルキルシラン層とを有することを特徴とする。   The invention according to claim 1, which solves the above problem, has an antifouling coating structure, and is provided in a resin layer whose surface is etched, a glass-like coat layer provided on the resin layer, and a glass-like coat layer. And a perfluoroalkylsilane layer.

請求項2に記載の発明は、上記防汚コート構造の形成方法であって、テトラアルコキシシランと、樹脂のエッチング成分とを含有する溶剤を前記樹脂表面に塗布し、アルコキシシランを加水分解してガラスライクコート層を形成し、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランを含有する溶剤をガラスライクコート層に塗布し、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランを加水分解してパーフルオロアルキルシラン層を形成することを特徴とする。   The invention according to claim 2 is a method for forming the antifouling coating structure, wherein a solvent containing tetraalkoxysilane and a resin etching component is applied to the resin surface, and the alkoxysilane is hydrolyzed. A glass-like coat layer is formed, a solvent containing perfluoroalkyltrialkoxysilane is applied to the glass-like coat layer, and the perfluoroalkyltrialkoxysilane is hydrolyzed to form a perfluoroalkylsilane layer. To do.

請求項3に記載の発明は、上記防汚コート構造の形成方法であって、テトラアルコキシシランと、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランと、樹脂のエッチング成分とを含有する溶剤を樹脂表面に塗布し、アルコキシシランおよびパーフルオロアルキルトリアルコキシシランを加水分解して、ガラスライクコート層およびパーフルオロアルキルシラン層を形成することを特徴とする。   The invention according to claim 3 is a method for forming the antifouling coating structure, wherein a solvent containing tetraalkoxysilane, perfluoroalkyltrialkoxysilane, and an etching component of the resin is applied to the resin surface, A glass-like coat layer and a perfluoroalkylsilane layer are formed by hydrolyzing alkoxysilane and perfluoroalkyltrialkoxysilane.

本発明によれば、溶剤に含まれるエッチング成分により樹脂表面が溶解され、微細な凹凸が樹脂層表面に形成されるとともに、テトラアルコキシシランが縮合重合してケイ素と酸素からなるガラスライクコート層を形成し、この層が樹脂層の凹凸を介して物理的に接着される。   According to the present invention, the resin surface is dissolved by the etching component contained in the solvent, fine irregularities are formed on the surface of the resin layer, and the glass-like coat layer comprising silicon and oxygen is formed by condensation polymerization of tetraalkoxysilane. Once formed, this layer is physically bonded through the irregularities of the resin layer.

さらに、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランが縮合重合し、パーフルオロアルキルシラン層を形成するとともに、ガラスライクコート層のOH基とも縮合してシロキサン結合を形成する。   Further, the perfluoroalkyltrialkoxysilane undergoes condensation polymerization to form a perfluoroalkylsilane layer, and also condenses with the OH group of the glass-like coat layer to form a siloxane bond.

このように、樹脂層とガラスライクコート層が物理的に接着され、ガラスライクコート層とパーフルオロアルキルシラン層が化学的に結合されているので、三者の密着力が格段に向上する。これにより、最表面に突出するパーフルオロアルキル基の防汚性を長期に亘り発揮することができ、過酷な環境で使用される樹脂製筐体の防汚性を向上させることができる。   Thus, since the resin layer and the glass-like coat layer are physically bonded and the glass-like coat layer and the perfluoroalkylsilane layer are chemically bonded, the adhesion between the three is greatly improved. Thereby, the antifouling property of the perfluoroalkyl group protruding to the outermost surface can be exhibited for a long period of time, and the antifouling property of the resin casing used in a harsh environment can be improved.

本発明の第1実施形態に係る防汚コート構造の形成工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the formation process of the antifouling coating structure which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る防汚コート構造の形成工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the formation process of the antifouling coat structure concerning 2nd Embodiment of this invention. 第1実施形態のガラスライクコート層積層工程における化学的状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the chemical state in the glass-like coat layer lamination process of 1st Embodiment. 第1実施形態のガラスライクコート層積層工程における化学的状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the chemical state in the glass-like coat layer lamination process of 1st Embodiment. 第1実施形態のガラスライクコート層積層後であってパーフルオロアルキルシラン層積層工程における化学的状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the chemical state in the perfluoroalkyl silane layer lamination process after the glass-like coat layer lamination | stacking of 1st Embodiment. 第1実施形態のパーフルオロアルキルシラン層積層後における化学的状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the chemical state after the perfluoroalkylsilane layer lamination | stacking of 1st Embodiment. 第2実施形態のガラスライクコート部分+パーフルオロアルキルシラン部分を有する防汚層の一液積層工程における化学的状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the chemical state in the one liquid lamination process of the antifouling layer which has the glass-like coat part + perfluoroalkylsilane part of 2nd Embodiment. 第2実施形態のガラスライクコート部分+パーフルオロアルキルシラン部分を有する防汚層の一液積層後における化学的状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the chemical state after 1 liquid lamination | stacking of the antifouling layer which has a glass-like coat part + perfluoroalkylsilane part of 2nd Embodiment. 実施例および比較例の試験結果を示す写真である。It is a photograph which shows the test result of an Example and a comparative example.

以下、本発明をより詳細に説明する。
1.第1実施形態:ガラスライクコート層とパーフルオロアルキルシラン層の二液積層
(1−1.構成)
図1に、本発明の第1実施形態に係る防汚コート構造1を示す。また、図3〜6に、防汚コート構造1の各層を形成する際の化学的状態を示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
1. First embodiment: two-component lamination of a glass-like coat layer and a perfluoroalkylsilane layer (1-1. Configuration)
FIG. 1 shows an antifouling coating structure 1 according to the first embodiment of the present invention. Moreover, the chemical state at the time of forming each layer of the antifouling coating structure 1 in FIGS.

図1(d)で符号10は、ABS等の樹脂で構成された基材であり、本発明では特に、測量機器、眼科機器の筐体への適用を主目的としているが、これらのみに限定されない。   In FIG. 1 (d), reference numeral 10 denotes a base material made of a resin such as ABS. The present invention is mainly applied to the housing of surveying instruments and ophthalmic instruments, but is limited to these. Not.

エッチングされて表面にナノオーダーの微細な凹凸が形成された樹脂基材10上には、主にケイ素と酸素から構成されたガラスライクコート層11が積層されている。ガラスライクコート層11が樹脂基材10表面の微細な凹部に入り込み、アンカー効果により両者は物理的に接着された状態である。   A glass-like coat layer 11 mainly composed of silicon and oxygen is laminated on a resin base material 10 having a nano-order fine unevenness formed on the surface by etching. The glass-like coat layer 11 enters a fine recess on the surface of the resin base material 10 and is physically bonded by an anchor effect.

ガラスライクコート層11上には、パーフルオロアルキルシラン層12が積層されている。両層は、ガラスライクコート層11表面に存在するOH基と、パーフルオロアルキルシラン層12表面(下側)に存在するOH基とが縮合し、シロキサン結合(Si−O−Si)によって化学的に結合した状態である。   A perfluoroalkylsilane layer 12 is laminated on the glass-like coat layer 11. In both layers, the OH group present on the surface of the glass-like coat layer 11 and the OH group present on the surface (lower side) of the perfluoroalkylsilane layer 12 are condensed and chemically formed by a siloxane bond (Si—O—Si). It is in a state of being coupled to.

図6に示すように、パーフルオロアルキルシラン層12の表面(上側)には、パーフルオロアルキル基が配向しており、汚れの付着、拭き取る際の擦り傷、汚れ成分によるシミの発生に対して防汚性を発揮する。   As shown in FIG. 6, perfluoroalkyl groups are oriented on the surface (upper side) of the perfluoroalkylsilane layer 12 to prevent the adhesion of dirt, scratches during wiping, and the generation of spots due to dirt components. Demonstrate dirtiness.

(1−2.形成工程)
次に、第1実施形態の防汚コート構造の形成工程を説明する。図1(a)に示すように、測量機器、眼科機器等の筐体である樹脂製の基材10を用意する。樹脂基材10の表面は、当初よりエンボス加工やシボ加工といった凹凸を有していても良いし、平滑であってもよい。図では、平滑な状態を図示している。
(1-2. Formation process)
Next, the formation process of the antifouling coating structure of the first embodiment will be described. As shown to Fig.1 (a), the resin-made base materials 10 which are housings | casings, such as a surveying instrument and an ophthalmic apparatus, are prepared. The surface of the resin substrate 10 may have irregularities such as embossing and embossing from the beginning, or may be smooth. In the figure, a smooth state is illustrated.

続いて、図1(b)に示すように、樹脂基材10の表面に、テトラアルコキシシランと、樹脂基材10を溶解可能な成分と、必要に応じて他の添加剤とを、これらを溶解可能な溶媒に溶解させた溶剤(以下、ガラスライクコート剤と略称する場合がある)を塗布する。   Subsequently, as shown in FIG. 1B, tetraalkoxysilane, a component capable of dissolving the resin base material 10, and other additives as necessary are added to the surface of the resin base material 10. A solvent dissolved in a soluble solvent (hereinafter sometimes abbreviated as a glass-like coating agent) is applied.

ガラスライクコート剤塗布後、静置すると、溶剤中に溶解している樹脂基材10を溶解可能な成分(エッチング成分)が、樹脂基材10の表面を浸食し、図1(c)に示すように、樹脂基材10の表面にナノオーダーの微細な凹凸を形成する。同時に、図3および4に示すように、テトラアルコキシシランのアルコキシ基どうしが大気中の湿気で加水分解されるとともに縮合重合して、ガラスライクなネットワークを形成する。図1(c)および図5に示すように、ガラスライクコート層11は、樹脂基材10の微細な凹部に入り込んだ状態で硬化し、アンカー効果により物理的に接着される。ガラスライクコート層11の表面には、テトラアルコキシシランのアルコキシ基が加水分解されて生じたOH基が多数表面に突出している。   When the glass-like coating agent is applied and then allowed to stand, a component (etching component) capable of dissolving the resin base material 10 dissolved in the solvent erodes the surface of the resin base material 10 and is shown in FIG. In this manner, nano-order fine irregularities are formed on the surface of the resin base material 10. At the same time, as shown in FIGS. 3 and 4, the alkoxy groups of the tetraalkoxysilane are hydrolyzed by moisture in the atmosphere and condensed to form a glass-like network. As shown in FIG. 1C and FIG. 5, the glass-like coat layer 11 is cured in a state where it enters a fine concave portion of the resin base material 10 and is physically bonded by an anchor effect. On the surface of the glass-like coat layer 11, many OH groups generated by hydrolysis of the alkoxy groups of tetraalkoxysilane protrude from the surface.

次に、図5に示すように、ガラスライクコート層11の表面に、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランと、必要に応じて他の添加剤とを、これらを溶解可能な溶媒に溶解させた溶剤(以下、パーフルオロアルキルシラン剤と略称する場合がある)を塗布する。   Next, as shown in FIG. 5, on the surface of the glass-like coat layer 11, a perfluoroalkyltrialkoxysilane and, if necessary, other additives are dissolved in a solvent capable of dissolving them ( Hereinafter, it may be abbreviated as a perfluoroalkylsilane agent).

パーフルオロアルキルシラン剤塗布後、静置すると、図6に示すように、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランのアルコキシ基が大気中の湿気で加水分解されて、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランどうしが縮合重合するとともに、ガラスライクコート層11から突出するOH基とも縮合して、シロキサン結合を形成する。このように、ガラスライクコート層11と、パーフルオロアルキルシラン層12は、化学的に結合される。   When left to stand after application of the perfluoroalkylsilane agent, as shown in FIG. 6, the alkoxy groups of the perfluoroalkyltrialkoxysilane are hydrolyzed by moisture in the atmosphere, and the perfluoroalkyltrialkoxysilanes undergo condensation polymerization. At the same time, the OH group protruding from the glass-like coat layer 11 is condensed to form a siloxane bond. Thus, the glass-like coat layer 11 and the perfluoroalkylsilane layer 12 are chemically bonded.

(1−3.作用効果)
第1実施形態によれば、テトラアルコキシシランと、樹脂のエッチング成分を含有する溶剤を含有する溶剤を樹脂表面に塗布しているので、エッチング成分により樹脂表面が溶解され、ナノオーダーの微細な凹凸が樹脂層表面に形成されるとともに、テトラアルコキシシランが加水分解されて縮合重合し、ケイ素と酸素からなるガラスライクコート層を形成し、この層が樹脂層の微細な凹凸を介して物理的に接着される。
(1-3. Effect)
According to the first embodiment, since a solvent containing a tetraalkoxysilane and a solvent containing a resin etching component is applied to the resin surface, the resin surface is dissolved by the etching component, and nano-order fine irregularities Is formed on the surface of the resin layer, and the tetraalkoxysilane is hydrolyzed and condensation-polymerized to form a glass-like coat layer composed of silicon and oxygen. This layer is physically formed through the fine irregularities of the resin layer. Glued.

さらに、第1実施形態においては、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランを含有する溶剤をガラスライクコート層に塗布しているので、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランが加水分解されて縮合重合し、パーフルオロアルキルシラン層を形成するとともに、ガラスライクコート層のOH基とも縮合してシロキサン結合を形成する。   Further, in the first embodiment, since the solvent containing perfluoroalkyltrialkoxysilane is applied to the glass-like coat layer, the perfluoroalkyltrialkoxysilane is hydrolyzed and subjected to condensation polymerization, so that perfluoroalkylsilane is obtained. In addition to forming a layer, it also condenses with the OH groups of the glass-like coat layer to form siloxane bonds.

このように、樹脂層とガラスライクコート層がアンカー効果により物理的に接着され、ガラスライクコート層とパーフルオロアルキルシラン層がシロキサン結合により化学的に結合されているので、三者の密着力が格段に向上するという効果を奏する。   In this way, the resin layer and the glass-like coat layer are physically bonded by the anchor effect, and the glass-like coat layer and the perfluoroalkylsilane layer are chemically bonded by a siloxane bond. There is an effect that it is remarkably improved.

2.第2実施形態:防汚層(ガラスライクコート部分とパーフルオロアルキルシラン部分)の一液積層
(2−1.構成)
図2に、本発明の第2実施形態に係る防汚コート構造2を示す。また、図7〜8に、防汚コート構造2の各層を形成する際の化学的状態を示す。図2(c)で符号20は、第1実施形態と同じ樹脂基材である。
2. Second embodiment: One-component lamination of antifouling layer (glass-like coat portion and perfluoroalkylsilane portion) (2-1. Configuration)
FIG. 2 shows an antifouling coating structure 2 according to the second embodiment of the present invention. Moreover, the chemical state at the time of forming each layer of the antifouling coating structure 2 is shown in FIGS. In FIG. 2C, reference numeral 20 denotes the same resin base material as in the first embodiment.

エッチングされて表面にナノオーダーの微細な凹凸が形成された樹脂基材20上には、第1実施形態におけるガラスライクコート層11に相当する部分とパーフルオロアルキルシラン層12に相当する部分が1層の内部に形成されている防汚層21が積層されている。この防汚層21は、一液積層によって形成されていて、明確な界面を有さないが、ガラスライクコート部分とパーフルオロアルキルシラン部分とに分離している。防汚層21の下側に存在するガラスライクコート部分が樹脂基材20表面の微細な凹部に入り込み、アンカー効果により両者は物理的に接着された状態である。   A portion corresponding to the glass-like coat layer 11 and a portion corresponding to the perfluoroalkylsilane layer 12 in the first embodiment are 1 on the resin base material 20 that has been etched to form nano-order fine irregularities on the surface. The antifouling layer 21 formed inside the layer is laminated. The antifouling layer 21 is formed by one-component lamination and does not have a clear interface, but is separated into a glass-like coat portion and a perfluoroalkylsilane portion. The glass-like coat portion existing below the antifouling layer 21 enters a fine recess on the surface of the resin base material 20 and is physically bonded by the anchor effect.

防汚層21内では、ガラスライクコート部分由来のOH基と、パーフルオロアルキルシラン部分由来のOH基とが縮合し、シロキサン結合(Si−O−Si)によって化学的に結合した状態である。   In the antifouling layer 21, the OH group derived from the glass-like coat portion and the OH group derived from the perfluoroalkylsilane portion are condensed and chemically bonded by a siloxane bond (Si—O—Si).

図8に示すように、防汚層21の表面(上側)には、パーフルオロアルキル基が配向しており、汚れの付着、拭き取る際の擦り傷、汚れ成分によるシミの発生に対して防汚性を発揮する。   As shown in FIG. 8, a perfluoroalkyl group is oriented on the surface (upper side) of the antifouling layer 21 and is antifouling against the adhesion of dirt, scratches when wiping off, and the generation of spots due to dirt components. Demonstrate.

(2−2.形成工程)
次に、第2実施形態の防汚コート構造の形成工程を説明する。図2(a)に示すように、測量機器、眼科機器等の筐体である樹脂製の基材20を用意する。樹脂基材20の表面は、平滑な状態を図示している。
(2-2. Formation process)
Next, the formation process of the antifouling coating structure of the second embodiment will be described. As shown in FIG. 2A, a resin-made base material 20 that is a housing of a surveying instrument, an ophthalmic instrument, or the like is prepared. The surface of the resin base material 20 shows a smooth state.

続いて、図2(b)に示すように、樹脂基材10の表面に、テトラアルコキシシランと、樹脂基材20を溶解可能な成分と、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランと、必要に応じて他の添加剤と、これらを溶解可能な溶媒に溶解させた溶剤(以下、一液防汚コート剤と略称する場合がある)を塗布する。   Subsequently, as shown in FIG. 2 (b), tetraalkoxysilane, a component capable of dissolving the resin substrate 20, a perfluoroalkyltrialkoxysilane, and other materials as needed are formed on the surface of the resin substrate 10. And a solvent in which these are dissolved in a solvent capable of dissolving them (hereinafter sometimes referred to as a one-component antifouling coating agent).

一液防汚コート剤塗布後、静置すると、溶剤中に溶解している樹脂基材20を溶解可能な成分(エッチング成分)が、樹脂基材20の表面を浸食し、図2(c)に示すように、樹脂基材20の表面にナノオーダーの微細な凹凸を形成する。   When the one-part antifouling coating agent is applied and left standing, a component (etching component) capable of dissolving the resin base material 20 dissolved in the solvent erodes the surface of the resin base material 20, and FIG. 2 (c) As shown in FIG. 2, nano-order fine irregularities are formed on the surface of the resin substrate 20.

このとき、図7および8に示すように、テトラアルコキシシランのアルコキシ基どうしが大気中の湿気で加水分解されるとともに縮合重合して、ガラスライクなネットワークを形成し、同時に、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランのアルコキシ基が大気中の湿気で加水分解されて、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランどうしが縮合重合するとともに、ガラスライクコート部分由来のOH基とパーフルオロアルキルシラン部分由来のOH基と縮合して、シロキサン結合を形成する。   At this time, as shown in FIGS. 7 and 8, the alkoxy groups of the tetraalkoxysilane are hydrolyzed by moisture in the atmosphere and condensed to form a glass-like network, and at the same time, perfluoroalkyltrialkoxy. The alkoxy group of silane is hydrolyzed by moisture in the atmosphere, and the perfluoroalkyltrialkoxysilane is condensed and polymerized, and the OH group derived from the glass-like coat portion and the OH group derived from the perfluoroalkylsilane portion are condensed. Form a siloxane bond.

このように、ガラスライクコート部分と、パーフルオロアルキルシラン部分は、防汚層21内で分離して、かつ互いにシロキサン結合で化学的に結合された状態で防汚層21が形成される。図2(c)および図8に示すように、防汚層21のガラスライクコート部分は、樹脂基材20の微細な凹部に入り込んだ状態で硬化し、アンカー効果により物理的に接着される。   Thus, the antifouling layer 21 is formed in a state in which the glass-like coat portion and the perfluoroalkylsilane portion are separated in the antifouling layer 21 and are chemically bonded to each other by a siloxane bond. As shown in FIG. 2C and FIG. 8, the glass-like coat portion of the antifouling layer 21 is cured in a state where it enters a fine concave portion of the resin base material 20 and is physically bonded by an anchor effect.

一層である防汚層21の内部でガラスライクコート部分とパーフルオロアルキルシラン部分が上下に分離するメカニズムとしては、溶媒の蒸発に伴って溶解度パラメータが変化し、溶けきれなくなった一方の成分が優先的に析出することと、パーフルオロアルキル基の表面エネルギーが低く、表面側(上側)に優先的に析出することで説明される。   As a mechanism for separating the glass-like coat portion and the perfluoroalkylsilane portion vertically within the single antifouling layer 21, the solubility parameter changes as the solvent evaporates, and one component that cannot be completely dissolved is given priority. This is explained by the fact that the surface energy of the perfluoroalkyl group is low and the surface energy (upper side) is preferentially precipitated.

(2−3.作用効果)
本発明によれば、第2実施形態においてはテトラアルコキシシランと、樹脂のエッチング成分と、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランを含有する溶剤を樹脂表面に塗布しているので、エッチング成分により樹脂表面が溶解され、ナノオーダーの微細な凹凸が樹脂層表面に形成されるとともに、テトラアルコキシシランが加水分解されて縮合重合し、ケイ素と酸素からなるガラスライクコート部分を形成し、この部分が樹脂層の微細な凹凸を介して物理的に接着される。また、同時に、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランが加水分解されて縮合重合し、パーフルオロアルキルシラン部分を形成するとともに、ガラスライクコート部分のOH基と縮合してシロキサン結合を形成する。
(2-3. Effects)
According to the present invention, since the tetraalkoxysilane, the resin etching component, and the solvent containing perfluoroalkyltrialkoxysilane are applied to the resin surface in the second embodiment, the resin surface is dissolved by the etching component. Nano-order fine irregularities are formed on the surface of the resin layer, and the tetraalkoxysilane is hydrolyzed and condensation polymerized to form a glass-like coat portion composed of silicon and oxygen. Are physically bonded through uneven surfaces. At the same time, the perfluoroalkyltrialkoxysilane is hydrolyzed and subjected to condensation polymerization to form a perfluoroalkylsilane portion, and at the same time, condensed with the OH group of the glass-like coat portion to form a siloxane bond.

このように、樹脂層と防汚層が物理的に接着され、防汚層内ではガラスライクコート部分とパーフルオロアルキルシラン部分が化学的に結合されているので、二層の密着力が格段に向上する。これにより、最表面に突出するパーフルオロアルキル基の防汚性を長期に亘り発揮することができ、過酷な環境で使用される測量機器や眼科機器の防汚性を向上させることができる。   In this way, the resin layer and the antifouling layer are physically bonded, and the glass-like coat portion and the perfluoroalkylsilane portion are chemically bonded within the antifouling layer, so that the adhesion between the two layers is remarkably increased. improves. Thereby, the antifouling property of the perfluoroalkyl group protruding from the outermost surface can be exhibited for a long period of time, and the antifouling property of the surveying instrument and the ophthalmic device used in a harsh environment can be improved.

(3.その他)
本発明は、金属やガラス等と異なり表面にOH基が少なく、また、表面の活性化が困難で、防汚コーティングを直接的に行うことが難しい樹脂に対して特に有効である。そのような樹脂としては、ビニル系樹脂(ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール)、ポリスチレン系樹脂(ポリスチレン、スチレン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル(ABS)共重合体、ポリエチレン(高密度/中密度/低密度)、エチレン・酢酸ビニル共重合体)、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、COP、COCなどが挙げられるが、測量装置、眼科装置、その他の測定装置や医療機器の筐体に多用されているABSが特に好ましい。
(3. Other)
The present invention is particularly effective for a resin that has few OH groups on the surface, unlike metal and glass, is difficult to activate, and it is difficult to perform antifouling coating directly. Examples of such resins include vinyl resins (polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol), polystyrene resins (polystyrene, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / butadiene / acrylonitrile (ABS) copolymer, polyethylene ( High density / medium density / low density), ethylene / vinyl acetate copolymer), polypropylene resin, polyacetal resin, polymethyl methacrylate resin, urethane resin, silicone resin, COP, COC, etc., surveying equipment, ophthalmic equipment ABS, which is frequently used in the housings of other measuring devices and medical devices, is particularly preferable.

本発明の第1実施形態におけるガラスライクコート層は、数百μm以下の厚さに形成することが好ましい。理由は厚くなるとクラックが発生しやすくなるためである。   The glass-like coat layer in the first embodiment of the present invention is preferably formed to a thickness of several hundred μm or less. The reason is that cracks tend to occur as the thickness increases.

本発明の第1実施形態におけるパーフルオロアルキルシラン層は、数nm〜数十nmが好ましい。   The perfluoroalkylsilane layer in the first embodiment of the present invention is preferably several nm to several tens of nm.

本発明の第2実施形態における防汚層は、第1実施形態と同様の範囲の厚さのガラスライクコート層+パーフルオロアルキルシラン層となるように、両者の材料を配合して一度に塗布することが好ましい。   The antifouling layer in the second embodiment of the present invention is applied at once by blending both materials so as to be a glass-like coat layer + perfluoroalkylsilane layer having a thickness in the same range as in the first embodiment. It is preferable to do.

本発明のガラスライクコート剤および一液防汚コート剤に含有されるアルコキシシランとしては、ケイ素の全ての結合方向にシロキサン結合のネットワークを形成するため、4,3,2官能の物が選択され、テトラ/トリ/ジメトキシシラン、テトラ/トリ/ジエトキシシラン、テトラ/トリ/ジプロポキシシランが好ましい。溶剤中の濃度範囲は、第1実施形態では50〜99%、第2実施形態では80〜99%である。   As the alkoxysilane contained in the glass-like coating agent and the one-part antifouling coating agent of the present invention, a siloxane bond network is formed in all bonding directions of silicon, so that a 4,3,2 functional material is selected. Tetra / tri / dimethoxysilane, tetra / tri / diethoxysilane, and tetra / tri / dipropoxysilane are preferred. The concentration range in the solvent is 50 to 99% in the first embodiment and 80 to 99% in the second embodiment.

本発明のパーフルオロアルキルシラン剤および一液防汚コート剤に含有されるパーフルオロアルキルトリアルコキシシランとしては、ケイ素の一つの結合方向に防汚性能を発揮するパーフルオロアルキル基を有し、残りの三結合方向にシロキサン結合のネットワークを形成するため、三つのアルコキシ基を有することが要求される。   The perfluoroalkyltrialkoxysilane contained in the perfluoroalkylsilane agent and the one-part antifouling coating agent of the present invention has a perfluoroalkyl group that exhibits antifouling performance in one bonding direction of silicon, and the rest In order to form a network of siloxane bonds in the three bond directions, it is required to have three alkoxy groups.

炭化フッ素の官能基としては、パーフルオロアルキル基C(CF(CF基やパーフルオロポリエーテル基C(CF(CFO)(CF などが好ましい。 As the functional group of the fluorocarbon, a perfluoroalkyl group C (CF 3 ) 3 (CF 2 ) n group or a perfluoropolyether group C (CF 3 ) 3 (CF 2 O) n (CF 2 ) 2 is preferable. .

官能基のアルキコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基が好ましい。   The functional alkoxy group is preferably a methoxy group, an ethoxy group, or a propoxy group.

本発明においては、ガラスライクコート剤、パーフルオロアルキルシラン剤、防汚コート剤の塗布方法は、公知の塗布法、浸漬法、真空蒸着法、スパッタリング法、化学的蒸着法等が採用できるが、機器の筐体全面に施すという必要性およびコストの面から、湿式の方法が好ましい。   In the present invention, a glass-like coating agent, a perfluoroalkylsilane agent, and an antifouling coating agent can be applied by a known coating method, dipping method, vacuum deposition method, sputtering method, chemical vapor deposition method, etc. The wet method is preferable from the viewpoint of necessity and cost of applying to the entire casing of the device.

以下、実施例および比較例によって本発明をより具体的に説明する。
測量機器の一部の製品はコンクリートを施工する現場で使用されるため、筐体にコンクリートが付着し、汚れてしまう。その状況を再現するべく、実施例および比較例の測量機器筐体表面に、生コンクリートを塗布し、乾燥させた後にコンクリートを剥離させ、剥離後の外観を観察した。実施例では、ABS樹脂製の測量機器筐体表面に、本発明の第1実施形態の防汚コート構造を採用した。比較例では、表面は未コートのABS樹脂のままである。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
Since some products of surveying instruments are used at the site where concrete is applied, the concrete adheres to the casing and becomes dirty. In order to reproduce the situation, raw concrete was applied to the surface of the surveying instrument housing of the example and the comparative example, dried, and then the concrete was peeled off, and the appearance after peeling was observed. In the examples, the antifouling coating structure of the first embodiment of the present invention was adopted on the surface of the surveying instrument housing made of ABS resin. In the comparative example, the surface remains uncoated ABS resin.

実施例の防汚コートを施したものは、本体に振動を与えるとコンクリートが剥離して落下した。このように、付着物の除去がしやすく、また、図9(a)に示すように、その跡も残らなかった。一方、比較例では、コンクリートは強く密着しており、指で引き剥がす必要があった。また、図9(b)に示すように、表面にコンクリート剥離跡が残った。   When the antifouling coating of the example was applied, the concrete peeled off when the main body was vibrated and dropped. In this way, the deposits were easy to remove, and no trace was left as shown in FIG. On the other hand, in the comparative example, the concrete was strongly adhered and had to be peeled off with a finger. Moreover, as shown in FIG.9 (b), the concrete peeling trace remained on the surface.

防汚コート層最表面に突出するパーフルオロアルキル基の防汚性を長期に亘り発揮させることで、過酷な環境で使用される測量機器や眼科機器の防汚性能の耐久性を向上させることができる。   The antifouling performance of surveying instruments and ophthalmic instruments used in harsh environments can be improved by demonstrating the antifouling property of perfluoroalkyl groups protruding from the outermost surface of the antifouling coating layer over a long period of time. it can.

1:防汚コート構造
10:樹脂基材(樹脂層)
11:ガラスライクコート層
12:パーフルオロアルキルシラン層
2:防汚コート構造
20:樹脂基材(樹脂層)
21:一液積層で形成された防汚層(ガラスライクコート部分+パーフルオロアルキルシラン部分)
1: Antifouling coating structure 10: Resin base material (resin layer)
11: Glass-like coating layer 12: Perfluoroalkylsilane layer 2: Antifouling coating structure 20: Resin substrate (resin layer)
21: Antifouling layer formed by one-component lamination (glass-like coat portion + perfluoroalkylsilane portion)

Claims (5)

表面がエッチングされた樹脂層と、
前記樹脂層に設けられたガラスライクコート層と、
前記ガラスライクコート層に設けられたパーフルオロアルキルシラン層と
を有することを特徴とする防汚コート構造。
A resin layer whose surface is etched;
A glass-like coat layer provided on the resin layer;
And a perfluoroalkylsilane layer provided on the glass-like coat layer.
請求項1に記載の防汚コート構造の形成方法であって、
テトラアルコキシシランと、前記樹脂のエッチング成分とを含有する溶剤を前記樹脂表面に塗布し、
前記アルコキシシランを加水分解して前記ガラスライクコート層を形成し、
パーフルオロアルキルトリアルコキシシランを含有する溶剤を前記ガラスライクコート層に塗布し、
前記パーフルオロアルキルトリアルコキシシランを加水分解してパーフルオロアルキルシラン層を形成することを特徴とする防汚コート構造の形成方法。
A method for forming an antifouling coating structure according to claim 1,
A solvent containing tetraalkoxysilane and the etching component of the resin is applied to the resin surface,
Hydrolyzing the alkoxysilane to form the glass-like coat layer;
A solvent containing perfluoroalkyltrialkoxysilane is applied to the glass-like coat layer,
A method for forming an antifouling coating structure, wherein the perfluoroalkyltrialkoxysilane is hydrolyzed to form a perfluoroalkylsilane layer.
請求項1に記載の防汚コート構造の形成方法であって、
テトラアルコキシシランと、パーフルオロアルキルトリアルコキシシランと、前記樹脂のエッチング成分とを含有する溶剤を前記樹脂表面に塗布し、
前記アルコキシシランおよび前記パーフルオロアルキルトリアルコキシシランを加水分解して、前記ガラスライクコート層および前記パーフルオロアルキルシラン層を形成することを特徴とする防汚コート構造の形成方法。
A method for forming an antifouling coating structure according to claim 1,
Applying a solvent containing tetraalkoxysilane, perfluoroalkyltrialkoxysilane, and an etching component of the resin to the resin surface,
A method for forming an antifouling coating structure, comprising hydrolyzing the alkoxysilane and the perfluoroalkyltrialkoxysilane to form the glass-like coat layer and the perfluoroalkylsilane layer.
請求項1に記載の防汚コート構造を樹脂製の筐体表面に有することを特徴とする測量機器。   A surveying instrument comprising the antifouling coating structure according to claim 1 on a resin casing surface. 請求項1に記載の防汚コート構造を樹脂製の筐体表面に有することを特徴とする眼科機器。   An ophthalmic device comprising the antifouling coating structure according to claim 1 on the surface of a resin casing.
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