JP2020095254A - Transparent member, imaging device, and method for manufacturing transparent member - Google Patents

Transparent member, imaging device, and method for manufacturing transparent member Download PDF

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Abstract

To provide a transparent member formed with a highly reliable film capable of maintaining hydrophilic performance by suppressing a haze rise for long time even when being exposed to an outdoor environment.SOLUTION: A transparent member has a porous layer on a resin base material. The porous layer has a network structure in which silica particles bonded together with a binder. The resin base material has a mixed layer into which the network structure enters at a side where the porous layer is formed. In the transparent member, a thickness of the mixed layer is 20 nm or more and 160 nm or less, a thickness variation of the cross-section of the mixed layer in a thickness direction is 15% or less in a range of 1 μm length along a surface of the resin base material.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、親水性の透明部材およびその製造方法、並びに透明部材を保護カバーに用いた撮像装置に関する。 The present invention relates to a hydrophilic transparent member, a method for manufacturing the same, and an image pickup device using the transparent member as a protective cover.

近年、防犯を目的として、店舗、ホテル、銀行、駅などの様々な場所に監視カメラが設置されている。監視カメラは、天井、外壁、支柱などに設置部品を介して取付ける、埋め込む、などの方法で設置される。 In recent years, surveillance cameras have been installed in various places such as stores, hotels, banks, and stations for the purpose of crime prevention. The surveillance camera is installed by a method of mounting it on the ceiling, an outer wall, a pillar, or the like via a mounting part, or embedding it.

監視カメラ本体には、周囲の環境から保護する目的で、撮像を妨げない透明な保護カバーが取り付けられている。保護カバーには、透明性や耐衝撃性に優れるポリカーボネートやアクリル樹脂といった樹脂材料が用いられる。屋外に設置される監視カメラの場合は、雨や結露などによる水滴が保護カバーに付着して映像を歪めたり不鮮明にしたりしてしまうため、保護カバーに親水性の膜を設けて水滴の付着を防止する技術が広く用いられている。 A transparent protective cover that does not interfere with imaging is attached to the surveillance camera body for the purpose of protecting it from the surrounding environment. For the protective cover, a resin material such as polycarbonate or acrylic resin having excellent transparency and impact resistance is used. For surveillance cameras installed outdoors, water droplets due to rain, condensation, etc. may adhere to the protective cover and distort or obscure the image.Therefore, a hydrophilic film should be provided on the protective cover to prevent water droplets from adhering. Prevention techniques are widely used.

特許文献1には、シリカゾルを樹脂基材に侵入させることで親水性が高く密着力の高いシリカ粒子膜を得る親水膜が提案されている。 Patent Document 1 proposes a hydrophilic film in which silica sol is infiltrated into a resin substrate to obtain a silica particle film having high hydrophilicity and high adhesion.

特開2013−203774号公報JP, 2013-203774, A

一般的に、監視カメラ等の保護カバーに用いられるポリカーボネートやアクリル樹脂といった樹脂基材は、長期間屋外に設置されると、太陽光によって劣化し、ひび割れ等のクラックが発生する。そのため、保護カバーに親水膜を形成した際も、保護カバーである樹脂基材のクラックの発生に伴い、親水膜にもクラックが発生し、ヘイズの上昇により撮影される画像が乱れてしまうという課題がある。また、クラックが伸展すると親水膜が保護カバーから脱落して親水性が維持できないという課題もある。 In general, a resin base material such as polycarbonate or acrylic resin used for a protective cover of a surveillance camera or the like is deteriorated by sunlight and cracks such as cracks are generated when it is installed outdoors for a long time. Therefore, even when the hydrophilic film is formed on the protective cover, cracks are generated in the hydrophilic film along with the occurrence of cracks in the resin base material, which is the protective cover, and the image taken is disturbed due to an increase in haze. There is. There is also a problem that when the crack extends, the hydrophilic film falls off from the protective cover and the hydrophilicity cannot be maintained.

したがって、保護カバーに設ける親水膜は、長期間屋外に設置される際にクラックの発生を抑え、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持できることが好ましい。しかし特許文献1で提案されている構成の親水膜は、長期間屋外に設置された際に太陽光による基材の劣化を抑制することができないため、親水膜のクラックの発生を抑制することができず、長期にわたってヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することができない。 Therefore, it is preferable that the hydrophilic film provided on the protective cover can suppress the occurrence of cracks, suppress the rise of haze, and maintain the hydrophilicity when it is installed outdoors for a long time. However, since the hydrophilic film having the configuration proposed in Patent Document 1 cannot suppress the deterioration of the base material due to sunlight when it is installed outdoors for a long time, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the hydrophilic film. It is not possible to suppress the rise of haze for a long period of time and maintain the hydrophilicity.

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、長期間屋外に設置される際の親水膜のクラックの発生を抑制し、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することのできる親水性被膜を有する透明部材を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and suppresses the occurrence of cracks in the hydrophilic film when it is installed outdoors for a long period of time, suppresses an increase in haze, and is a hydrophilic film capable of maintaining hydrophilicity. And a transparent member having:

本発明にかかる透明部材は、樹脂基材上に多孔質層を有する透明部材であって、前記多孔質層はシリカ粒子がバインダーで互いに接合されたネットワーク構造を有し、前記樹脂基材は、前記多孔質層が設けられた側の表層に前記ネットワーク構造が侵入した混合層を有し、前記混合層の膜厚が20nm以上160nm以下であり、前記混合層の厚さ方向の断面の前記樹脂基材の表面に膜面に沿った1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきが15%以下であることを特徴とする。 The transparent member according to the present invention is a transparent member having a porous layer on a resin substrate, the porous layer has a network structure in which silica particles are bonded to each other by a binder, the resin substrate, The mixed layer having the network structure invaded in the surface layer on the side where the porous layer is provided, the mixed layer has a film thickness of 20 nm or more and 160 nm or less, and the resin of the cross section in the thickness direction of the mixed layer. It is characterized in that the variation of the film thickness is 15% or less in the range of the length of 1 μm along the film surface on the surface of the base material.

また、本発明にかかる撮像装置は、筐体と上記透明部材とで囲まれた空間内に、光学系と、前記光学系を介して映像を取得するイメージセンサと、を備える。 Further, the image pickup apparatus according to the present invention includes an optical system and an image sensor that acquires an image via the optical system, in a space surrounded by the housing and the transparent member.

また、本発明にかかる透明部材の製造方法は、樹脂基材上にシリカを含む層が形成された透明部材の製造方法であって、前記樹脂基材の上にシリカ粒子とバインダーとなる成分とを含む分散液を塗布し、該分散液を硬化することにより多孔質層および前記樹脂基材に前記シリカ粒子がバインダーで互いに接合されたネットワーク構造が侵入した混合層を形成する工程を有し、前記混合層の膜厚が20nm以上160nm以下であり、前記混合層の膜面と交差する方向の断面の前記膜面に沿った1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきが15%以下であることを特徴とする。 Further, the method for producing a transparent member according to the present invention is a method for producing a transparent member in which a layer containing silica is formed on a resin base material, and silica particles and a component serving as a binder are provided on the resin base material. A step of applying a dispersion liquid containing, and forming a mixed layer in which a network structure in which the silica particles are bonded to each other by a binder penetrates into the porous layer and the resin substrate by curing the dispersion liquid, The film thickness of the mixed layer is 20 nm or more and 160 nm or less, and the film thickness variation in a range of 1 μm along the film surface of the cross section in the direction intersecting the film surface of the mixed layer is 15% or less. Is characterized by.

本発明によれば、屋外環境暴露時においても長期間ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することのできる、信頼性の高い親水膜を形成した透明部材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a transparent member having a highly reliable hydrophilic film capable of suppressing haze increase for a long period of time and maintaining hydrophilicity even when exposed to an outdoor environment.

本発明にかかる透明部材の一実施形態の厚さ方向の断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the thickness direction of one Embodiment of the transparent member concerning this invention. 本発明にかかる撮像装置の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the imaging device concerning this invention. 本発明にかかる撮像装置の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the imaging device concerning this invention. 実施例1で作成した透明部材の断面の走査型透過電子顕微鏡による観察画像である。4 is an image observed by a scanning transmission electron microscope of a cross section of the transparent member created in Example 1.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加えることもできる。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and may be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

≪透明部材≫
図1は、本発明にかかる透明部材の一実施形態であって、厚さ方向(基材表面の法線と平行な方向)の断面を示す模式図である。同図において、本発明にかかる透明部材10は、樹脂基材16の上に、多孔質層14と多孔質層が樹脂基材16に侵入した混合層15からなる親水性被膜を有している。本発明において、「透明」とは、可視光に対する透過率が20%以上の特性を意味する。
≪Transparent material≫
FIG. 1 is an embodiment of a transparent member according to the present invention, and is a schematic view showing a cross section in a thickness direction (direction parallel to a normal line of a substrate surface). In the same figure, the transparent member 10 according to the present invention has a hydrophilic coating comprising, on a resin base material 16, a porous layer 14 and a mixed layer 15 in which the porous layer penetrates into the resin base material 16. .. In the present invention, “transparent” means a characteristic that the transmittance for visible light is 20% or more.

多孔質層14は、複数のシリカ粒子(酸化ケイ素粒子)12と、複数のシリカ粒子12の間に介在するバインダー11と、を含んでいる。複数のシリカ粒子12はバインダー11によって互いに固定され、シリカ粒子12の間やバインダー11の間に形成される空隙(ボイド)13によって多孔質となっている。 The porous layer 14 includes a plurality of silica particles (silicon oxide particles) 12 and a binder 11 interposed between the plurality of silica particles 12. The plurality of silica particles 12 are fixed to each other by a binder 11, and are made porous by voids 13 formed between the silica particles 12 and between the binders 11.

従来の樹脂基材上に形成された親水膜は、屋外暴露環境に設置されると以下の2つの現象により樹脂基材上に形成する親水膜に応力がかかりクラックが発生する。
(1)太陽光と酸素によりに、樹脂基材表面が酸化劣化する。
(2)雨による吸水や太陽光による温度変化によって樹脂基材が膨張・収縮する。
When a conventional hydrophilic film formed on a resin substrate is placed in an outdoor exposure environment, stress is applied to the hydrophilic film formed on the resin substrate due to the following two phenomena, and cracks occur.
(1) The surface of the resin base material is oxidized and deteriorated by sunlight and oxygen.
(2) The resin base material expands and contracts due to water absorption due to rain and temperature change due to sunlight.

これに対して、上記のような構成にすることで、まず混合層15によって樹脂基材16が被覆されることで、表面に露出する樹脂基材16の表面積が減少するため樹脂基材16の酸化劣化を防止するとともに、樹脂基材16の膨張・収縮に伴う応力を緩和する。また混合層15と多孔質層14のシリカ粒子同士がネットワーク構造を有することで、樹脂基材16の酸化劣化に伴う応力を緩和し樹脂基材16のクラックの発生を抑制する。これらにより本発明にかかる透明部材は、屋外環境に設置された際も親水性被膜のクラックの発生を抑制し、長期間ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することが可能となる。 On the other hand, with the above-described configuration, the resin base material 16 is first covered with the mixed layer 15, so that the surface area of the resin base material 16 exposed on the surface is reduced. It prevents oxidative deterioration and relieves the stress associated with the expansion and contraction of the resin base material 16. In addition, since the silica particles of the mixed layer 15 and the porous layer 14 have a network structure, the stress caused by the oxidative deterioration of the resin base material 16 is relaxed and the generation of cracks in the resin base material 16 is suppressed. As a result, the transparent member according to the present invention can suppress the occurrence of cracks in the hydrophilic film even when installed in an outdoor environment, suppress haze increase for a long period of time, and maintain hydrophilicity.

以下、各層について詳細に説明する。
<多孔質層>
多孔質層14は、バインダー11によってシリカ粒子12が互いに接合され、シリカ粒子12間およびバインダー11内に空隙13を含むネットワーク構造を有している。つまり、ネットワーク構造とは、シリカ粒子同士がバインダーで互いに接合されて形成された構造である。多孔質層14の空隙率は、40%以上55%以下であることが好ましい。多孔質層14の空隙率が40%以上である場合は、膜の内部応力を適度に保つことで屋外暴露環境時に膜のクラックの発生を抑制することができ、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持できる。また、多孔質層14の空隙率が55%以下である場合は、親水膜のヘイズを小さくすることができ、透明性を保つことができる。さらに、バインダー11とシリカ粒子12が親水性であるため、多孔質層14は親水性を有しており、多孔質層14の表面における水に対する接触角は30°以下となる。また、多孔質層14の膜厚は100nm以上800nm以下であることが好ましい。多孔質層14の膜厚が100nmより小さい場合は、混合層15と多孔質層14のネットワーク構造による樹脂基材16のクラックの発生の抑制が十分でなく、膜のクラックが発生してしまい、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することができない場合がある。また、多孔質層14の膜厚が800nmより大きい場合は、親水性被膜の内部応力が増加することで、膜のクラックが発生してしまい、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することができない場合がある。
Hereinafter, each layer will be described in detail.
<Porous layer>
The porous layer 14 has a network structure in which the silica particles 12 are bonded to each other by the binder 11 and voids 13 are included between the silica particles 12 and in the binder 11. That is, the network structure is a structure formed by bonding silica particles to each other with a binder. The porosity of the porous layer 14 is preferably 40% or more and 55% or less. When the porosity of the porous layer 14 is 40% or more, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the film in an outdoor exposure environment by keeping the internal stress of the film to an appropriate level, suppress an increase in haze, and improve hydrophilicity. You can maintain sex. When the porosity of the porous layer 14 is 55% or less, the haze of the hydrophilic film can be reduced and the transparency can be maintained. Furthermore, since the binder 11 and the silica particles 12 are hydrophilic, the porous layer 14 has hydrophilicity, and the contact angle of water on the surface of the porous layer 14 is 30° or less. The thickness of the porous layer 14 is preferably 100 nm or more and 800 nm or less. When the film thickness of the porous layer 14 is smaller than 100 nm, the generation of cracks in the resin base material 16 due to the network structure of the mixed layer 15 and the porous layer 14 is not sufficiently suppressed, and cracks in the film occur. It may not be possible to suppress the increase in haze and maintain hydrophilicity. When the film thickness of the porous layer 14 is larger than 800 nm, the internal stress of the hydrophilic film increases, cracks occur in the film, haze is suppressed from increasing, and hydrophilicity is maintained. May not be possible.

ここで、多孔質層14の空隙率は、多孔質層14に対する、多孔質層14に含まれる空隙の体積の割合を表す値である。空隙率は、分光エリプソメータを用い、多孔質層の屈折率とシリカの屈折率1.46と、空気の屈折率1.00から、式1を用いて算出することができる。
(式1) 空隙率=100×(多孔質層の屈折率−1.46)÷(1.00−1.46)
Here, the porosity of the porous layer 14 is a value representing the ratio of the volume of the voids contained in the porous layer 14 to the porous layer 14. The porosity can be calculated using Equation 1 from the refractive index of the porous layer, the refractive index of silica of 1.46, and the refractive index of air of 1.00 using a spectroscopic ellipsometer.
(Equation 1) Porosity=100×(refractive index of porous layer-1.46)/(1.00-1.46)

さらに、多孔質層14の表面、すなわち本発明にかかる透明部材の多孔質層14が設けられた側の表面の表面平均面粗さRaが2nm以上10nm以下であることが好ましい。表面平均面粗さRaはJIS B 0601:2001で定義される算出方法で算出され、Raが小さい値であると多孔質層14は緻密かつ均一な構造を有する。そのため、Raが10nm以下である場合、本発明にかかる透明部材を長期間屋外に設置しても、基材の酸化劣化および親水性被膜のクラックの発生を抑制することができ好ましい。一方、空隙率との関係から、Raは2nm以上であることが好ましい。 Further, the surface average surface roughness Ra of the surface of the porous layer 14, that is, the surface of the transparent member according to the present invention on the side where the porous layer 14 is provided is preferably 2 nm or more and 10 nm or less. The surface average surface roughness Ra is calculated by the calculation method defined in JIS B 0601:2001, and when Ra is a small value, the porous layer 14 has a dense and uniform structure. Therefore, when Ra is 10 nm or less, even if the transparent member according to the present invention is placed outdoors for a long period of time, it is possible to suppress oxidative deterioration of the base material and generation of cracks in the hydrophilic coating, which is preferable. On the other hand, from the relationship with the porosity, Ra is preferably 2 nm or more.

[シリカ粒子]
シリカ粒子12の平均粒子径は、10nm以上60nm以下であることが好ましい。シリカ粒子12の平均粒子径が10nm以上である場合は、粒子間にできる空隙13を適度に大きくすることができ、所望の空隙率を実現し、膜の内部応力を適度に保つことができる。そのため、屋外暴露環境時に膜のクラックの発生を抑制することができ、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することができる。また、シリカ粒子12の平均粒子径が60nm以下であると、粒子間にできる空隙13のサイズを適度に小さくすることができ、空隙13やシリカ粒子12による光の散乱を発生させることなく、ヘイズの上昇を抑制することができ好ましい。
[Silica particles]
The average particle diameter of the silica particles 12 is preferably 10 nm or more and 60 nm or less. When the average particle diameter of the silica particles 12 is 10 nm or more, the voids 13 formed between the particles can be appropriately increased, a desired porosity can be realized, and the internal stress of the film can be appropriately maintained. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the film in an outdoor exposure environment, suppress an increase in haze, and maintain hydrophilicity. Moreover, when the average particle diameter of the silica particles 12 is 60 nm or less, the size of the voids 13 formed between the particles can be appropriately reduced, and light does not scatter due to the voids 13 and the silica particles 12, and the haze can be reduced. Is preferable because it can suppress the increase of

ここで、シリカ粒子12の平均粒子径とは、平均フェレ径である。この平均フェレ径は透過型電子顕微鏡像によって観察した観察画像を画像処理によって測定することができる。画像処理方法としては、image Pro PLUS(メディアサイバネティクス社製)など市販の画像処理を用いることができる。所定の画像領域において、必要であれば適宜コントラスト調整を行い、市販の粒子測定ソフトによって各粒子の平均フェレ径を計測し、平均値を求めることができる。 Here, the average particle diameter of the silica particles 12 is an average Feret's diameter. This average ferret diameter can be measured by image processing of an observation image observed with a transmission electron microscope image. As the image processing method, commercially available image processing such as image Pro PLUS (manufactured by Media Cybernetics) can be used. In a predetermined image area, if necessary, the contrast may be appropriately adjusted, and the average Feret diameter of each particle may be measured with a commercially available particle measuring software to obtain the average value.

シリカ粒子12は、中実のシリカ粒子や中空のシリカ粒子を用いることができるが、これらが連なった鎖状のシリカ粒子が特に好ましい。鎖状のシリカ粒子を用いることで大きな空隙を発生させることなく空隙率を上げることができる。鎖状のシリカ粒子に中実のシリカ粒子や中空のシリカ粒子を混ぜて使用してもよい。鎖状のシリカ粒子の場合、互いに連なった個々の粒子の平均粒子径が10nm以上60nm以下であることが好ましい。 As the silica particles 12, solid silica particles or hollow silica particles can be used, but chain silica particles in which these are connected are particularly preferable. By using the chain-like silica particles, it is possible to increase the porosity without generating large voids. Solid silica particles or hollow silica particles may be mixed with chain silica particles for use. In the case of chain-like silica particles, it is preferable that the average particle diameter of individual particles connected to each other is 10 nm or more and 60 nm or less.

シリカ粒子12は、SiOを主成分として含んでいるが、他に、Al、TiO、ZnO、ZrOなどの金属酸化物を粒子中に含んでいても良い。ただし、シリカ粒子12の表面のシラノール(Si−OH)基の30%以上が有機基などによって修飾されたり他の金属で複合化されたりすると、親水性が失われてしまう。そのようなシリカ粒子からなる多孔質層14は親水性が低く、セルフクリーニング性も低下してしまう。 Although the silica particles 12 contain SiO 2 as a main component, the particles may also contain metal oxides such as Al 2 O 3 , TiO 2 , ZnO 2 and ZrO 2 . However, if 30% or more of the silanol (Si—OH) groups on the surface of the silica particles 12 are modified with an organic group or complexed with another metal, the hydrophilicity is lost. The porous layer 14 made of such silica particles has low hydrophilicity and also has a low self-cleaning property.

したがって、多孔質層14に良好な親水性を発現させるためには、粒子表面の70%以上にシラノール(Si−OH)基が残存したシリカ粒子を用いることが好ましく、粒子表面の90%以上のシラノール基が残存したシリカ粒子を用いることがより好ましい。 Therefore, in order to express good hydrophilicity in the porous layer 14, it is preferable to use silica particles in which a silanol (Si—OH) group remains in 70% or more of the particle surface, and 90% or more of the particle surface is used. It is more preferable to use silica particles in which silanol groups remain.

[バインダー]
バインダー11は、親水性被膜の耐摩耗性および環境信頼性並びにシリカ粒子12との密着力によって適宜選択することが可能であるが、シリカ粒子12との親和性が高く多孔質層の耐摩耗性を向上させる、シリカバインダーを用いることが好ましい。シリカ(SiO)バインダーの中でも、シリケートの加水分解縮合物を用いることがより好ましく、4官能シリケートの加水分解縮合物を用いることがさらに好ましい。
[binder]
The binder 11 can be appropriately selected depending on the abrasion resistance and environmental reliability of the hydrophilic coating and the adhesive force with the silica particles 12, but the binder 11 has a high affinity with the silica particles 12 and the abrasion resistance of the porous layer. It is preferable to use a silica binder that improves Among the silica (SiO 2 ) binders, it is more preferable to use a hydrolytic condensate of silicate, and it is further preferable to use a hydrolytic condensate of a tetrafunctional silicate.

バインダー11の含有量は、多孔質層14の全体の質量に対して3質量%以上20質量%以下が好ましく、10質量%以上20質量%以下がより好ましい。多孔質層14の全体の質量に対するバインダー11の含有量が3質量%未満であると、シリカ粒子12を固定する力が弱く、シリカ粒子12が剥がれ落ちる可能性がある。また、多孔質層14に対するバインダー11の含有量が20質量%を超えると、シリカ粒子12間がバインダーで埋まって多孔質層14中の空隙率が低下し、親水性被膜の内部応力が増加する傾向にある。 The content of the binder 11 is preferably 3% by mass or more and 20% by mass or less and more preferably 10% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the total mass of the porous layer 14. When the content of the binder 11 is less than 3% by mass based on the total mass of the porous layer 14, the force for fixing the silica particles 12 is weak and the silica particles 12 may peel off. When the content of the binder 11 with respect to the porous layer 14 exceeds 20% by mass, the space between the silica particles 12 is filled with the binder, the porosity in the porous layer 14 decreases, and the internal stress of the hydrophilic coating increases. There is a tendency.

<混合層>
混合層15はシリカ粒子同士がバインダーで互いに接合されて形成されたネットワーク構造の空隙に樹脂基材16が侵入した層であり、樹脂基材16の多孔質層14が設けられた側に設けられている。バインダーとシリカ粒子とで形成されたネットワーク構造の空隙に侵入した樹脂基材16の最上部からネットワーク構造の最下部までの範囲が混合層15である。屋外環境に設置された際に、太陽光と酸素によって樹脂基材16は酸化劣化し得る。しかし、混合層によって酸素に接触する樹脂基材16の表面積を減少させることができるため、樹脂基材16の酸化劣化を抑制することができる。さらに混合層15と多孔質層14が連続したネットワーク構造を有することで、樹脂基材16の酸化劣化に伴う応力を緩和しクラックの発生を抑制する。
<Mixed layer>
The mixed layer 15 is a layer in which the resin base material 16 penetrates into voids of a network structure formed by bonding silica particles to each other with a binder, and is provided on the side of the resin base material 16 on which the porous layer 14 is provided. ing. The mixed layer 15 is a range from the uppermost part of the resin base material 16 that has entered the voids of the network structure formed of the binder and the silica particles to the lowermost part of the network structure. When installed in an outdoor environment, the resin base material 16 may be oxidatively deteriorated by sunlight and oxygen. However, since the surface area of the resin base material 16 in contact with oxygen can be reduced by the mixed layer, oxidative deterioration of the resin base material 16 can be suppressed. Further, since the mixed layer 15 and the porous layer 14 have a continuous network structure, the stress caused by the oxidative deterioration of the resin base material 16 is relaxed and the generation of cracks is suppressed.

混合層15の膜厚は20nm以上160nm以下であることが好ましい。混合層15の膜厚が20nmより小さい場合は、樹脂基材16がネットワーク構造に十分侵入せず、樹脂基材16の酸化劣化に伴う応力を緩和することができずに、樹脂基材16のクラックの発生を抑制することができない。また混合層15の膜厚が160nmより大きい場合は、樹脂基材16やシリカ粒子12による散乱が発生してしまい、ヘイズが上昇してしまうため好ましくない。また、混合層の膜厚は、シリカ粒子の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。混合層の膜厚がシリカ粒子の平均粒子径よりも大きいことで、混合層15が有するネットワーク構造の強度を強くすることができるため、クラックの発生をより確実に抑制することが可能となる。なお、鎖状のシリカ粒子を用いる場合、混合層の膜厚は、互いに連なった個々の粒子の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。 The thickness of the mixed layer 15 is preferably 20 nm or more and 160 nm or less. When the film thickness of the mixed layer 15 is smaller than 20 nm, the resin base material 16 does not sufficiently penetrate into the network structure, and the stress due to the oxidative deterioration of the resin base material 16 cannot be relaxed. The generation of cracks cannot be suppressed. If the thickness of the mixed layer 15 is larger than 160 nm, scattering is caused by the resin base material 16 and the silica particles 12 and haze is increased, which is not preferable. The thickness of the mixed layer is preferably larger than the average particle size of silica particles. When the film thickness of the mixed layer is larger than the average particle diameter of the silica particles, the strength of the network structure of the mixed layer 15 can be increased, so that the occurrence of cracks can be suppressed more reliably. When chain-shaped silica particles are used, the thickness of the mixed layer is preferably larger than the average particle diameter of individual particles that are continuous with each other.

また、混合層15におけるネットワーク構造の体積割合としては、20%以上80%以下であることが好ましく、30%以上70%以下であることがより好ましい。混合層15におけるネットワーク構造の体積割合が20%以上であると、屋外暴露時の樹脂基材16の酸化劣化を十分抑制することができ、クラックの発生を抑制することができる。混合層15におけるネットワーク構造の体積割合が80%以下であると、屋外暴露時の応力を緩和することができ、クラックの発生を抑制することができる。 Further, the volume ratio of the network structure in the mixed layer 15 is preferably 20% or more and 80% or less, and more preferably 30% or more and 70% or less. When the volume ratio of the network structure in the mixed layer 15 is 20% or more, the oxidative deterioration of the resin base material 16 at the time of outdoor exposure can be sufficiently suppressed, and the generation of cracks can be suppressed. When the volume ratio of the network structure in the mixed layer 15 is 80% or less, the stress at the time of outdoor exposure can be relaxed and the generation of cracks can be suppressed.

また、混合層15は、雨による吸水や太陽光による温度変化によって樹脂基材16が膨張・収縮する応力を緩和する。混合層15の膜厚は、厚さ方向の断面において、樹脂基材16の表面に沿った任意の1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきが15%以下である。膜面内の混合層の膜厚ばらつきが15%より大きい場合は、周囲に対して混合層の膜厚が小さい部分に樹脂基材の膨張・収縮に伴う応力が集中してしまうため、樹脂基材16にクラックが発生し、親水性被膜にクラックが発生する。そのため、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することができない。 Further, the mixed layer 15 relieves the stress of the resin base material 16 expanding and contracting due to water absorption due to rain and temperature change due to sunlight. Regarding the film thickness of the mixed layer 15, in the cross section in the thickness direction, the film thickness variation in the range of an arbitrary length of 1 μm along the surface of the resin substrate 16 is 15% or less. When the variation in the film thickness of the mixed layer in the film surface is larger than 15%, the stress due to the expansion/contraction of the resin base material concentrates on the portion where the film thickness of the mixed layer is smaller than the surroundings. The material 16 is cracked and the hydrophilic coating is cracked. Therefore, it is not possible to suppress an increase in haze and maintain hydrophilicity.

膜厚ばらつきとは、樹脂基材16と混合層15の界面に生じる凹凸の高さが混合層15の平均膜厚に占める割合である。本発明の透明部材を薄片化し、断面を走査型透過電子顕微鏡などで観察することにより、混合層15の平均膜厚および樹脂基材16と混合層15の界面に生じる凹凸の高さを求める。ここで、樹脂基材16と混合層15の界面に生じる凹凸の高さとは、界面における最も混合層側に存在する樹脂基材16のみからなる部分と最も樹脂基材16側にある混合層15部分との厚さ方向の高さの差の絶対値である。膜厚ばらつきを算出する際、得られた画像を画像処理ソフトで二値化することにより、基材と混合層(シリカ粒子またはバインダー)が区別しやすくなり好ましい。図4に示すように、厚さ方向の断面における樹脂基材16の表面に沿った任意の1μmの長さを、図中の実線の範囲で表したとき、樹脂基材16と混合層15の界面に生じる凹凸の高さ(膜厚ばらつき)は、2本の白い破線間の距離(白い矢印で示した距離)の平均膜厚に占める凹凸の高さの割合に該当する。 The variation in film thickness is the ratio of the height of the irregularities generated at the interface between the resin base material 16 and the mixed layer 15 to the average film thickness of the mixed layer 15. By thinning the transparent member of the present invention and observing the cross section with a scanning transmission electron microscope or the like, the average film thickness of the mixed layer 15 and the height of the irregularities generated at the interface between the resin base material 16 and the mixed layer 15 are obtained. Here, the height of the irregularities generated at the interface between the resin base material 16 and the mixed layer 15 means a portion consisting only of the resin base material 16 existing on the most mixed layer side at the interface and the mixed layer 15 located closest to the resin base material 16 side. It is the absolute value of the difference in height in the thickness direction from the portion. When calculating the film thickness variation, it is preferable to binarize the obtained image with image processing software so that the base material and the mixed layer (silica particles or binder) can be easily distinguished. As shown in FIG. 4, when an arbitrary length of 1 μm along the surface of the resin base material 16 in the cross section in the thickness direction is represented by the range of the solid line in the drawing, the resin base material 16 and the mixed layer 15 are The height of unevenness (film thickness variation) generated at the interface corresponds to the ratio of the height of unevenness to the average film thickness of the distance between two white broken lines (distance indicated by white arrow).

<樹脂基材16>
樹脂基材16の材質としては、透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル等の樹脂を用いることができる。樹脂基材16の形状は限定されることはなく、板状であってもフィルム状であってもよく、また、平板状であっても、曲面、凹面または凸面を有する形状、例えば半球状のドーム形状等であってもよい。なお、樹脂基材の可視光に対する透過率は、50%以上であることが好ましい。
<Resin base material 16>
As the material of the resin base material 16, a transparent acrylic resin, polycarbonate, polyester, or other resin can be used. The shape of the resin base material 16 is not limited, and may be plate-like or film-like, and may be plate-like or have a curved surface, a concave surface or a convex surface, for example, a hemispherical shape. It may have a dome shape or the like. The visible light transmittance of the resin substrate is preferably 50% or more.

<製造方法>
次に、本発明にかかる透明部材の製造方法についてその一例を説明する。
本発明にかかる透明部材の製造方法は、樹脂基材16の上に多孔質層14と混合層15を形成する工程を有する。
<Manufacturing method>
Next, an example of the method for manufacturing a transparent member according to the present invention will be described.
The method for producing a transparent member according to the present invention has a step of forming the porous layer 14 and the mixed layer 15 on the resin substrate 16.

多孔質層14と混合層15を形成する工程としては、シリカ粒子12の分散液とバインダー溶液とを順に樹脂基材16上に塗布/乾燥する方法や、シリカ粒子12とバインダー11となる成分の両方を含む分散液を樹脂基材16上に塗布/乾燥する方法を用いることができる。多孔質層14内部の組成が均一になる点で、シリカ粒子12とバインダー11となる成分の両方を含む分散液を塗布する方法がより好ましい。 As the step of forming the porous layer 14 and the mixed layer 15, a method of coating/drying the dispersion liquid of the silica particles 12 and the binder solution on the resin base material 16 in order, or a method of forming the silica particles 12 and the binder 11 A method of applying/drying the dispersion liquid containing both on the resin substrate 16 can be used. The method of applying the dispersion liquid containing both the silica particles 12 and the component to be the binder 11 is more preferable because the composition inside the porous layer 14 becomes uniform.

シリカ粒子12の分散液は、溶媒にシリカ粒子12を分散した液であり、シリカ粒子12の含有量が2質量%以上10質量%以下であることが好ましい。シリカ粒子12の分散液には、シリカ粒子12の分散性を上げるために、シランカップリング剤や界面活性剤を加えても良い。ただし、シリカ粒子12の表面のシラノール基の多くにこれらの化合物が反応すると、シリカ粒子12とバインダー11との結合が弱くなって多孔質層14の耐摩耗性が低下してしまったり、多孔質層14の親水性が低下してしまったりする。そのため、分散液中のシランカップリング剤や界面活性剤等の添加剤の含有量は、100質量部のシリカ粒子12に対して10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 The dispersion liquid of the silica particles 12 is a liquid in which the silica particles 12 are dispersed in a solvent, and the content of the silica particles 12 is preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less. A silane coupling agent or a surfactant may be added to the dispersion liquid of the silica particles 12 in order to improve the dispersibility of the silica particles 12. However, when these compounds react with many of the silanol groups on the surface of the silica particles 12, the bond between the silica particles 12 and the binder 11 is weakened and the abrasion resistance of the porous layer 14 is reduced, or The hydrophilicity of the layer 14 may be reduced. Therefore, the content of the additive such as the silane coupling agent and the surfactant in the dispersion is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the silica particles 12.

バインダー溶液には、シリカ粒子12との結合力が強い、シリカバインダーの溶液を用いることが好ましい。シリカバインダー溶液は、溶媒中でケイ酸メチル、ケイ酸エチルなどのケイ酸エステルに、水や酸または塩基を加え、加水分解縮合することによって生成される、シリケート加水分解縮合物を主成分とする溶液が好ましい。 As the binder solution, it is preferable to use a solution of a silica binder that has a strong binding force with the silica particles 12. The silica binder solution contains silicate hydrolyzed condensate as a main component, which is produced by adding water, acid or base to silicic acid ester such as methyl silicate and ethyl silicate in a solvent and hydrolyzing and condensing the same. Solutions are preferred.

どのような酸や塩基を用いるかは、溶媒への溶解性やケイ酸エステルとの反応性を考慮して、適宜選択するとよい。加水分解反応に用いる酸は、塩酸、硝酸が好ましく、塩基は、アンモニアや各種アミン類が好ましい。シリケート加水分解縮合物は、ケイ酸エステルだけではなく、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩を水中で中和して縮合させることによっても調製することができる。中和反応に用いることができる酸は、塩酸、硝酸などである。シリカバインダー溶液を調製する際には80℃以下の温度で加熱してもよい。 What kind of acid or base is to be used may be appropriately selected in consideration of solubility in a solvent and reactivity with a silicate ester. The acid used in the hydrolysis reaction is preferably hydrochloric acid or nitric acid, and the base is preferably ammonia or various amines. The silicate hydrolysis-condensation product can be prepared not only by silicic acid ester but also by neutralizing and condensing a silicate such as sodium silicate in water. Acids that can be used in the neutralization reaction are hydrochloric acid, nitric acid and the like. When preparing the silica binder solution, heating may be performed at a temperature of 80° C. or lower.

バインダー11にシリカバインダーを用いる場合、溶解性や塗布性の改善を目的として、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、などの有機基が置換した3官能シランアルコキシドをシリカバインダー溶液に添加することができる。3官能シランアルコキシドの添加量は、シリカバインダー溶液に含まれるシランアルコキシド全体の10モル%以下であることが好ましい。添加量が10モル%を超えると、バインダー内部で、有機基がシラノール基同士の水素結合を阻害するため、耐摩耗性が低下する。 When a silica binder is used as the binder 11, a trifunctional silane alkoxide substituted with an organic group such as methyltriethoxysilane and ethyltriethoxysilane may be added to the silica binder solution for the purpose of improving solubility and coating properties. it can. The addition amount of the trifunctional silane alkoxide is preferably 10 mol% or less based on the whole silane alkoxide contained in the silica binder solution. If the amount added exceeds 10 mol %, the organic group inhibits hydrogen bonding between silanol groups in the binder, resulting in reduced wear resistance.

シリカ粒子12とバインダー11となる成分の両方を含む分散液を用いる場合は、前述したシリカ粒子12の分散液とバインダー溶液のそれぞれを予め調製してから混合してもよい。あるいは、シリカ粒子12の分散液中にバインダー11となる成分を加えて反応させることによって分散液を調製してもよい。後者の方法を用いてシリカ粒子12とバインダー11となる成分としてのシリカバインダーとを含む分散液を得る場合、シリカ粒子12の分散液にケイ酸エステルと水と酸触媒を加えて反応させることで調製することが可能である。バインダー11となる成分の反応を制御したり、反応状態を確認しながら調製したりできる点で、予めバインダー溶液を調製してから混合する方法が好ましい。 When the dispersion liquid containing both the silica particles 12 and the component to be the binder 11 is used, the dispersion liquid of the silica particles 12 and the binder solution may be prepared in advance and then mixed. Alternatively, the dispersion liquid may be prepared by adding a component to be the binder 11 to the dispersion liquid of the silica particles 12 and reacting them. In the case of using the latter method to obtain a dispersion liquid containing silica particles 12 and a silica binder as a component which becomes the binder 11, by adding a silicic acid ester, water and an acid catalyst to the dispersion liquid of the silica particles 12 and reacting them. It is possible to prepare. A method of preparing the binder solution in advance and then mixing the binder solution is preferable in that the reaction of the component to be the binder 11 can be controlled and the binder 11 can be prepared while confirming the reaction state.

シリカ粒子12とバインダー11となる成分の両方を含む分散液中のバインダー11となる成分の量は、シリカ粒子およびバインダーとなる成分100質量部に対して、3質量部以上20質量部以下が好ましく、10質量部以上20質量部以下がより好ましい。 The amount of the component serving as the binder 11 in the dispersion liquid containing both the silica particles 12 and the component serving as the binder 11 is preferably 3 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component serving as the silica particles and the binder. It is more preferably 10 parts by mass or more and 20 parts by mass or less.

シリカ粒子12の分散液やシリカバインダー溶液に用いることができる溶媒は、これらが均一に溶解または分散することができ、かつ混合層15の膜厚が均一な膜を形成できるようにする必要がある。そのため、樹脂基材16の溶解性が相対的に高い溶媒と溶解性が相対的に低い溶媒を組み合わせることが望ましい。また、樹脂基材16の溶解性が相対的に高い溶媒の沸点が、樹脂基材16の溶解性が相対的に低い溶媒の沸点よりも高いことが望ましい。そのように溶媒を選択することで、膜形成の過程の初期ではシリカ粒子の均一な配列を促し、均一な配列性の高い多孔質のネットワーク構造を形成させる。膜形成の過程の後期では、沸点の高い、溶解性が相対的に高い溶媒の割合が大きくなり、急激に樹脂基材16が溶解するため、膜形成過程の初期に形成された多孔質のネットワーク構造が樹脂基材16に侵入し、均一な混合層15が形成される。 The solvent that can be used for the dispersion liquid of the silica particles 12 or the silica binder solution needs to be capable of uniformly dissolving or dispersing them and forming a film having a uniform thickness of the mixed layer 15. .. Therefore, it is desirable to combine a solvent having a relatively high solubility of the resin base material 16 and a solvent having a relatively low solubility. Further, it is desirable that the solvent having a relatively high solubility of the resin base material 16 has a higher boiling point than the solvent having a relatively low solubility of the resin base material 16. By selecting the solvent in such a manner, uniform alignment of silica particles is promoted in the initial stage of the film formation process, and a porous network structure having a high uniform alignment is formed. In the latter stage of the film formation process, the proportion of the solvent having a high boiling point and the relatively high solubility increases, and the resin substrate 16 is rapidly dissolved, so that the porous network formed in the initial stage of the film formation process. The structure penetrates into the resin base material 16 to form a uniform mixed layer 15.

樹脂基材16の溶解性が相対的に高い溶媒としては、例えばジメトキシエタン、ジグライム、ジオキサン、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルのようなエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類;n−ヘキサン、n−オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、シクロオクタンのような各種の脂肪族系ないしは脂環族系の炭化水素類;トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの各種の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンなどの各種のケトン類;クロロホルム、メチレンクロライド、四塩化炭素、テトラクロロエタンのような、各種の塩素化炭化水素類;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルフォルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、エチレンカーボネートのような、非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。樹脂基材16の溶解性が相対的に高い溶媒としては、ジグライム、ジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2−ヘプタノンが好ましく用いられる。 Examples of the solvent having a relatively high solubility of the resin base material 16 include ethers such as dimethoxyethane, diglyme, dioxane, diisopropyl ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether; ethyl acetate, n-butyl acetate, ethylene glycol monomethyl. Esters such as ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate; various aliphatic compounds such as n-hexane, n-octane, cyclohexane, cyclopentane, and cyclooctane Alicyclic hydrocarbons; various aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, ethylbenzene; various ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, 2-heptanone, cyclohexanone; chloroform, Various chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride, carbon tetrachloride, tetrachloroethane; aprotic such as N-methylpyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, ethylene carbonate Examples include polar solvents. As the solvent having a relatively high solubility of the resin base material 16, diglyme, dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, and 2-heptanone are preferably used.

また、樹脂基材16の溶解性が相対的に低い溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチルプロパノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、シクロペンタノール、2−メチルブタノール、3−メチルブタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−エチルブタノール、2,4−ジメチル−3−ペンタノール、3−エチルブタノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノールなどの1価のアルコール類;エチレングリコール、トリエチレングリコールなどの2価以上のアルコール類;メトキシエタノール、エトキシエタノール、プロポキシエタノール、イソプロポキシエタノール、ブトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−プロポキシ−2−プロパノールなどのエーテルアルコール類が挙げられる。樹脂基材16の溶解性が相対的に低い溶媒としては、2−プロパノールが好ましく用いられる。 Examples of the solvent having a relatively low solubility of the resin base material 16 include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropanol, 1-pentanol, and 2 -Pentanol, cyclopentanol, 2-methylbutanol, 3-methylbutanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-methyl-1-pentanol, 2- Monohydric alcohols such as ethylbutanol, 2,4-dimethyl-3-pentanol, 3-ethylbutanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 1-octanol and 2-octanol; ethylene glycol, triethylene glycol, etc. Dihydric or higher alcohols; ether alcohols such as methoxyethanol, ethoxyethanol, propoxyethanol, isopropoxyethanol, butoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propoxy-2-propanol The kind is mentioned. 2-Propanol is preferably used as the solvent in which the resin substrate 16 has a relatively low solubility.

本発明にかかる透明部材を得るためには、これら例示した溶媒等の中から、樹脂基材16の溶解性が相対的に高い溶媒と樹脂基材16の溶解性が相対的に低い溶媒との沸点に差がつくように選択して使用すればよい。また溶媒の沸点を考慮して溶解性が相対的に高い溶媒と、溶解性が相対的に低い溶媒それぞれの中から2種類以上の溶媒を混ぜて使用することもできる。 In order to obtain the transparent member according to the present invention, a solvent having a relatively high solubility of the resin base material 16 and a solvent having a relatively low solubility of the resin base material 16 are selected from these exemplified solvents. It may be selected and used so that the boiling points are different. In consideration of the boiling point of the solvent, a solvent having a relatively high solubility and a solvent having a relatively low solubility may be used as a mixture of two or more kinds.

溶解性が相対的に高い溶媒と溶解性が相対的に低い溶媒を混合して用いる上で、溶解性が相対的に高い溶媒の割合としては、2質量%以上30質量%以下であることが好ましく、10質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。2質量%以上であることで、十分な混合層を形成することができ、30質量%以下であることで、混合層の膜厚が厚くなりすぎることがなく、ヘイズを良好に保つことができる。 When a solvent having a relatively high solubility and a solvent having a relatively low solubility are mixed and used, the proportion of the solvent having a relatively high solubility is 2% by mass or more and 30% by mass or less. It is preferably 10% by mass or more and 20% by mass or less. When it is 2% by mass or more, a sufficient mixed layer can be formed, and when it is 30% by mass or less, the film thickness of the mixed layer does not become too thick, and the haze can be kept good. ..

シリカ粒子12の分散液およびバインダー溶液、あるいはそれらが混合した分散液を塗布する方法としては、スピンコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スリットコート法、印刷法やディップコート法などが挙げられる。凹面などの立体的に複雑な形状を有する透明部材を製造する場合、膜厚の均一性の観点からスピンコート法が好ましい。 Examples of the method for applying the dispersion liquid of the silica particles 12 and the binder solution, or the dispersion liquid in which they are mixed include a spin coating method, a blade coating method, a roll coating method, a slit coating method, a printing method and a dip coating method. .. When manufacturing a transparent member having a three-dimensionally complicated shape such as a concave surface, the spin coating method is preferable from the viewpoint of film thickness uniformity.

シリカ粒子12の分散液およびバインダー溶液、あるいはそれらを混合した分散液を塗布した後、多孔質層および混合層中に残留する溶媒の量を抑制して耐摩耗性を向上することができる。そのため、乾燥工程および硬化工程を設けて、多孔質層および混合層を形成するのが好ましい。乾燥工程および硬化工程は、溶媒の除去や、バインダー11となる成分の反応、あるいは、バインダー11となる成分とシリカ粒子12との反応を促進するための工程である。乾燥工程および硬化工程の温度は、20℃以上200℃以下が好ましく、60℃以上150℃以下がより好ましい。乾燥工程および硬化工程の温度が20℃未満だと溶媒が残留して耐摩耗性が低下する。また、乾燥工程および硬化工程の温度が200℃を超えると、バインダー11の硬化が進み過ぎ、その結果、多孔質層14に割れが発生しやすくなる。
多孔質層14中に残留する溶媒は、3.0mg/cm以下であることが好ましい。
After applying the dispersion liquid of the silica particles 12 and the binder solution or the dispersion liquid in which they are mixed, the amount of the solvent remaining in the porous layer and the mixed layer can be suppressed to improve the abrasion resistance. Therefore, it is preferable to form a porous layer and a mixed layer by providing a drying step and a curing step. The drying step and the curing step are steps for accelerating the removal of the solvent, the reaction of the component serving as the binder 11, or the reaction between the component serving as the binder 11 and the silica particles 12. The temperature of the drying step and the curing step is preferably 20° C. or higher and 200° C. or lower, and more preferably 60° C. or higher and 150° C. or lower. If the temperature of the drying process and the curing process is less than 20° C., the solvent remains and the abrasion resistance decreases. Further, when the temperature of the drying step and the curing step exceeds 200° C., the binder 11 is excessively hardened, and as a result, cracks are likely to occur in the porous layer 14.
The solvent remaining in the porous layer 14 is preferably 3.0 mg/cm 3 or less.

シリカ粒子12の分散液とバインダー溶液とを順に塗布する場合には、シリカ粒子12の分散液を塗布して一旦焼成工程を行った後、バインダー溶液を塗布して乾燥工程および硬化工程を行い、多孔質層および混合層を形成することもできる。 When the dispersion liquid of the silica particles 12 and the binder solution are applied in order, the dispersion liquid of the silica particles 12 is applied and the firing process is performed once, and then the binder solution is applied, and the drying process and the curing process are performed. It is also possible to form a porous layer and a mixed layer.

多孔質層14を所望の膜厚にするために、上記の塗布工程と乾燥工程および硬化工程とを、交互に複数回ずつ繰り返してもよい。 In order to make the porous layer 14 have a desired film thickness, the coating step, the drying step and the curing step may be alternately repeated a plurality of times.

≪撮像装置≫
図2は、本発明の撮像装置の一実施形態を示す模式図であり、図2(a)は定点観察型の監視カメラ、図2(b)はパン・チルト・ズーム駆動が可能な旋回型の監視カメラである。図2(a)および(b)に示す撮像装置は、装置本体1および2に、保護カバーとして機能する本発明にかかる透明部材(保護カバー)3を有し、装置本体1および2は、映像データを取得する光学系を備える。また、透明部材3は、少なくとも装置本体1および2の光学系を覆い、外部からの塵や衝撃から防御する。図2(a)の保護カバー3は平面形状の箱型、図2(b)の保護カバー3は半球形状のドーム型となっているが、保護カバー3の形状はこれらに限定されない。
<<Imaging device>>
2A and 2B are schematic diagrams showing an embodiment of the image pickup apparatus of the present invention. FIG. 2A is a fixed-point observation type surveillance camera, and FIG. 2B is a swivel type capable of pan/tilt/zoom driving. Surveillance camera. The image pickup apparatus shown in FIGS. 2A and 2B has a transparent member (protective cover) 3 according to the present invention, which functions as a protective cover, in the apparatus main bodies 1 and 2, and the apparatus main bodies 1 and 2 are provided with an image. An optical system for acquiring data is provided. Further, the transparent member 3 covers at least the optical system of the apparatus main bodies 1 and 2 and protects it from dust and shock from the outside. The protective cover 3 in FIG. 2A is a box-shaped planar shape, and the protective cover 3 in FIG. 2B is a hemispherical dome shape, but the shape of the protective cover 3 is not limited to these.

図3に、本発明にかかる撮像装置の構成例を示す。撮像装置30は、多孔質層14、混合層15および樹脂基材16を含む透明部材10と筐体36で囲まれた空間を有しており、空間内に、光学系31、イメージセンサ32、映像エンジン33、圧縮出力回路34、出力部35を備えている。 FIG. 3 shows a configuration example of the image pickup apparatus according to the present invention. The imaging device 30 has a space surrounded by the transparent member 10 including the porous layer 14, the mixed layer 15 and the resin base material 16 and the housing 36, and the optical system 31, the image sensor 32, and the inside of the space. A video engine 33, a compression output circuit 34, and an output unit 35 are provided.

透明部材10を介して取得される映像は、光学系(レンズ)31によってイメージセンサ32へと導かれ、イメージセンサ32によって映像アナログ信号(電気信号)に変換され、出力される。イメージセンサ32から出力された映像アナログ信号は、映像エンジン33にて映像デジタル信号に変換され、映像エンジン33から出力された映像デジタル信号は圧縮出力回路34にてデジタルファイルに圧縮される。映像エンジン33は、映像アナログ信号を映像デジタル信号に変換する過程で、輝度、コントラスト、色補正、ノイズ除去などの画質を調整する処理を行ってもよい。圧縮出力回路34から出力された信号は、出力部35から配線を介して外部機器へと出力される。 The image acquired via the transparent member 10 is guided to the image sensor 32 by the optical system (lens) 31, converted into a video analog signal (electrical signal) by the image sensor 32, and output. The video analog signal output from the image sensor 32 is converted into a video digital signal by the video engine 33, and the video digital signal output from the video engine 33 is compressed into a digital file by the compression output circuit 34. The video engine 33 may perform processing of adjusting image quality such as brightness, contrast, color correction, and noise removal in the process of converting a video analog signal into a video digital signal. The signal output from the compression output circuit 34 is output from the output unit 35 to the external device via the wiring.

透明部材10は、多孔質層14が設けられた面が外部側となるように設置されている。このような構成により、外部からの塵や衝撃から防御するとともに、外部環境の変化によって透明部材10の表面に付着する水滴を液膜化させ、イメージセンサ32で取得される映像の歪みを抑制することができる。 The transparent member 10 is installed so that the surface on which the porous layer 14 is provided is on the outside. With such a configuration, it protects against dust and shock from the outside, and also makes water droplets adhering to the surface of the transparent member 10 into a liquid film due to changes in the external environment, and suppresses distortion of the image acquired by the image sensor 32. be able to.

さらに、撮像装置30は、画角調整するパンチルト、撮像条件等を制御するコントローラ、取得した映像データを保存しておく記憶装置、出力部35から出力されたデータを外部に転送する転送手段などとともに、撮像システムを構成することができる。 Further, the imaging device 30 includes a pan/tilt for adjusting the angle of view, a controller for controlling the imaging conditions, a storage device for storing the acquired video data, a transfer unit for transferring the data output from the output unit 35 to the outside, and the like. , An imaging system can be configured.

以下、本発明にかかる透明部材の具体的な製造方法を説明する。
(塗工液の調製)
まず、本発明にかかる透明部材の製造に用いる塗工液について説明する。
Hereinafter, a specific method for manufacturing the transparent member according to the present invention will be described.
(Preparation of coating liquid)
First, the coating liquid used for producing the transparent member according to the present invention will be described.

(1)シリカバインダー溶液の調製
ケイ酸エチル12.48gにエタノール13.82gと硝酸水溶液(濃度3%)を加え、室温で10時間攪拌し、シリカバインダー溶液(固形分濃度12.0質量%)を調製した。
(1) Preparation of silica binder solution To 12.48 g of ethyl silicate, 13.82 g of ethanol and an aqueous nitric acid solution (concentration 3%) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 10 hours to obtain a silica binder solution (solid content concentration 12.0% by mass). Was prepared.

(2−1)シリカ粒子塗工液Aの調製
鎖状シリカ粒子の2−プロパノール(IPA)分散液(商品名:IPA−ST−UP、日産化学工業株式会社製、固形分濃度15.5質量%)20.00gを、溶媒としてIPA(沸点:82.5℃)85.00gとジグライム(沸点:162.0℃)15.00gを用いて希釈した後に(1)で調製したシリカバインダー溶液2.60gを加えて室温で10分間攪拌した。その後、50℃で1時間攪拌してシリカ粒子塗工液Aを調製した。動的光散乱法による粒度分布測定(商品名:ゼータサイザーナノZS、マルバーン社製)により、シリカ粒子塗工液A中に、平均粒径15nmのシリカ粒子が円相当径で平均95nmに連なった鎖状シリカ粒子が分散していることを確認した。
(2-1) Preparation of silica particle coating liquid A 2-propanol (IPA) dispersion liquid of chain silica particles (trade name: IPA-ST-UP, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., solid content concentration 15.5 mass) %) 20.00 g was diluted with 85.00 g of IPA (boiling point: 82.5° C.) and 15.00 g of diglyme (boiling point: 162.0° C.) as a solvent, and then the silica binder solution 2 prepared in (1) .60 g was added and the mixture was stirred at room temperature for 10 minutes. Then, it stirred at 50 degreeC for 1 hour, and prepared the silica particle coating liquid A. By the particle size distribution measurement by the dynamic light scattering method (trade name: Zetasizer Nano ZS, manufactured by Malvern Co., Ltd.), silica particles having an average particle diameter of 15 nm were continuously connected to an average equivalent circle diameter of 95 nm in the silica particle coating liquid A. It was confirmed that the chain silica particles were dispersed.

(2−2)シリカ粒子塗工液Bの調製
溶媒としてIPA85.00gとジブチルエーテル(沸点:140.8℃)15.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Bを調製した。
(2-2) Preparation of silica particle coating liquid B Silica particle coating liquid A was coated in the same manner as the silica particle coating liquid A except that 85.00 g of IPA and 15.00 g of dibutyl ether (boiling point: 140.8° C.) were used as the solvent. A working solution B was prepared.

(2−3)シリカ粒子塗工液Cの調製
溶媒としてIPA85.00gとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点:140.0℃)15.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Cを調製した。
(2-3) Preparation of silica particle coating liquid C In the same manner as the silica particle coating liquid A, except that 85.00 g of IPA and 15.00 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point: 140.0° C.) were used as the solvent. A silica particle coating liquid C was prepared.

(2−4)シリカ粒子塗工液Dの調製
溶媒としてIPA70.00gと2−ヘプタノン(沸点:151.0℃)30.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Dを調製した。
(2-4) Preparation of silica particle coating liquid D Silica particles in the same manner as the silica particle coating liquid A except that 70.00 g of IPA and 30.00 g of 2-heptanone (boiling point: 151.0°C) are used as the solvent. A coating liquid D was prepared.

(2−5)シリカ粒子塗工液Eの調製
溶媒としてIPA70.00gとジグライム30.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Eを調製した。
(2-5) Preparation of Silica Particle Coating Liquid E A silica particle coating liquid E was prepared in the same manner as the silica particle coating liquid A except that 70.00 g of IPA and 30.00 g of diglyme were used as the solvent.

(2−6)シリカ粒子塗工液Fの調製
溶媒としてIPA100.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Fを調製した。
(2-6) Preparation of silica particle coating liquid F A silica particle coating liquid F was prepared in the same manner as the silica particle coating liquid A except that 100.00 g of IPA was used as the solvent.

(2−7)シリカ粒子塗工液Gの調製
溶媒としてIPA70.00gとテトラヒドロフラン(沸点:66.0℃)30.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Gを調製した。
(2-7) Preparation of silica particle coating liquid G Silica particle coating liquid A was prepared in the same manner as the silica particle coating liquid A except that 70.00 g of IPA and 30.00 g of tetrahydrofuran (boiling point: 66.0° C.) were used as the solvent. Liquid G was prepared.

(2−8)シリカ粒子塗工液Hの調製
溶媒としてIPA105.00gとジグライム30.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Hを調製した。
(2-8) Preparation of silica particle coating liquid H A silica particle coating liquid H was prepared in the same manner as the silica particle coating liquid A, except that 105.00 g of IPA and 30.00 g of diglyme were used as the solvent.

(実施例1)
直径(φ)50mm厚さ4mmの光透過率が約80%のポリカーボネート基材(nd=1.58、νd=30.2)に、シリカ粒子塗工液Aを適量滴下し、2000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後熱風循環オーブン中で90℃15分間加熱し、多孔質層および混合層が形成された透明部材を作成した。シリカ粒子の平均フェレ径は15nmであった。
(Example 1)
An appropriate amount of the silica particle coating solution A is dropped on a polycarbonate substrate (nd=1.58, νd=30.2) having a diameter (φ) of 50 mm and a thickness of 4 mm and a light transmittance of about 80%, and 2000 rpm for 20 seconds. Spin coating was performed. Then, it heated at 90 degreeC for 15 minutes in a hot-air circulation oven, and produced the transparent member in which the porous layer and the mixed layer were formed. The average Feret diameter of the silica particles was 15 nm.

図4は実施例1で作成した透明部材の断面観察画像である。観察画像の下から樹脂基材16、樹脂基材とシリカ粒子の混合層15、多孔質層14の3層が形成されていることがわかる。後述する混合層15の膜厚ばらつきの算出は、本断面観察画像を用いて行い、膜厚ばらつきは8%であった。 FIG. 4 is a cross-sectional observation image of the transparent member created in Example 1. It can be seen from the bottom of the observed image that three layers of the resin substrate 16, the mixed layer 15 of the resin substrate and silica particles, and the porous layer 14 are formed. The calculation of the film thickness variation of the mixed layer 15, which will be described later, was performed using this cross-section observation image, and the film thickness variation was 8%.

(実施例2)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Bを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Example 2)
A transparent member was prepared in the same manner as in Example 1 except that the silica particle coating liquid B was used in place of the silica particle coating liquid A.

(実施例3)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Cを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Example 3)
A transparent member was prepared in the same manner as in Example 1 except that the silica particle coating liquid C was used in place of the silica particle coating liquid A.

(実施例4)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Dを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Example 4)
A transparent member was prepared in the same manner as in Example 1 except that the silica particle coating liquid D was used in place of the silica particle coating liquid A.

(実施例5)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Eを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Example 5)
A transparent member was prepared in the same manner as in Example 1 except that the silica particle coating liquid E was used instead of the silica particle coating liquid A.

(実施例6)
実施例1と同様にして作成した透明部材に対して、さらにシリカ粒子塗工液Fを用いてコート行った。コートは、シリカ粒子塗工液Fを適量滴下し、2000rpmで20秒スピンコートを行ない、熱風循環オーブン中で90℃15分間加熱する一連の工程を2度繰り返し、透明部材を作成した。
(Example 6)
The transparent member prepared in the same manner as in Example 1 was further coated with the silica particle coating liquid F. As the coating, a suitable amount of the silica particle coating liquid F was dropped, spin coating was performed at 2000 rpm for 20 seconds, and a series of steps of heating at 90° C. for 15 minutes in a hot air circulation oven was repeated twice to prepare a transparent member.

(比較例1)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Fを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Comparative Example 1)
A transparent member was prepared in the same manner as in Example 1 except that the silica particle coating liquid F was used in place of the silica particle coating liquid A.

(比較例2)
実施例1と同様にして作成した親水性被膜付き透明部材に対して、さらにシリカ粒子塗工液Fを用いてコート行った。コートは、シリカ粒子塗工液Fを適量滴下し、2000rpmで20秒スピンコートを行ない、熱風循環オーブン中で90℃15分間加熱する一連の工程を3度繰り返し、親水性被膜付き透明部材を作成した。
(Comparative example 2)
The transparent member with a hydrophilic coating formed in the same manner as in Example 1 was further coated with the silica particle coating liquid F. For the coating, an appropriate amount of the silica particle coating liquid F is dropped, spin coating is performed at 2000 rpm for 20 seconds, and a series of steps of heating at 90° C. for 15 minutes in a hot air circulation oven is repeated 3 times to create a transparent member with a hydrophilic coating. did.

(比較例3)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Gを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Comparative example 3)
A transparent member was prepared in the same manner as in Example 1 except that the silica particle coating liquid G was used in place of the silica particle coating liquid A.

(比較例4)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Hを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Comparative example 4)
A transparent member was prepared in the same manner as in Example 1 except that the silica particle coating liquid H was used instead of the silica particle coating liquid A.

(透明部材の評価方法)
次に、実施例および比較例で作成した透明部材の評価方法について説明する。
(1)多孔質層と混合層の膜厚の測定
分光エリプソメータ(商品名:VASE、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製)を用いて波長380nmから800nmの範囲で測定し多孔質層および混合層の膜厚を求めた。
(Evaluation method of transparent member)
Next, a method for evaluating the transparent member created in Examples and Comparative Examples will be described.
(1) Measurement of film thickness of porous layer and mixed layer The thickness of the porous layer and the mixed layer was measured by using a spectroscopic ellipsometer (trade name: VASE, manufactured by JA Woollam Japan) in the wavelength range of 380 nm to 800 nm. The film thickness was calculated.

(2)多孔質層の空隙率の測定
分光エリプソメータ(商品名:VASE、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製)を用い、波長380nmから800nmまで測定し、解析から多孔質層の屈折率を求め、式1を用いて多孔質層の空隙率を算出した。
(2) Measurement of Porosity of Porous Layer Using a spectroscopic ellipsometer (trade name: VASE, manufactured by JA Woollam Japan), the wavelength was measured from 380 nm to 800 nm, and the refractive index of the porous layer was determined by analysis. The porosity of the porous layer was calculated using Equation 1.

(3)混合層の膜厚ばらつきの測定
集束イオンビーム装置(商品名:SMI3050、エスアイアイ・ナノテクノロジー製)により膜を切り出し、混合層の膜厚方向の断面が観察できるように薄片化した。混合層の膜厚方向の断面状態を走査型透過電子顕微鏡(商品名:S−5500日立ハイテクノロジー製)により、倍率100000倍の視野で明視野観察を行った。その後、観察した観察画像の画像処理を行った。画像処理方法としては、image Pro PLUS(メディアサイバネティクス社製)など市販の画像処理ソフトを用いた。所定の画像領域において、必要であれば適宜コントラスト調整を行い混合層の膜厚を算出し、1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきを算出した。
(3) Measurement of variation in film thickness of mixed layer The film was cut out by a focused ion beam device (trade name: SMI3050, manufactured by SII Nanotechnology), and thinned so that a cross section in the film thickness direction of the mixed layer could be observed. The cross-sectional state of the mixed layer in the film thickness direction was subjected to bright-field observation with a scanning transmission electron microscope (trade name: S-5500 manufactured by Hitachi High-Technology) at a magnification of 100,000. Then, image processing of the observed image was performed. As the image processing method, commercially available image processing software such as image Pro PLUS (manufactured by Media Cybernetics) was used. In the predetermined image area, if necessary, contrast adjustment was appropriately performed to calculate the film thickness of the mixed layer, and the film thickness variation in the length range of 1 μm was calculated.

(4)接触角の測定
全自動接触角計(商品名:DM−701、共和界面科学株式会社製)を用い、23℃50%RHで純水2μlの液滴を接触した時の接触角を測定した。
(4) Measurement of contact angle Using a fully automatic contact angle meter (trade name: DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), the contact angle at the time of contacting a droplet of 2 μl of pure water at 23° C. and 50% RH was measured. It was measured.

(5)ヘイズの測定
ヘイズメーター(商品名:NDH2000、日本電色工業株式会社製)を用いヘイズを測定した。
(5) Measurement of haze Haze was measured using a haze meter (trade name: NDH2000, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).

(6)屋外暴露試験
透明部材をキセノンウェザーメーター(商品名:スーパーキセノンウェザーメーター SX75、スガ試験機株式会社製)に投入した。光照射強度を180W/mに設定し、光照射と放水を18分、光照射のみを1時間42分を1サイクルとして、合計300サイクルの計600時間試験し評価した。試験後の透明部材の接触角を(4)接触角の測定と同様にして測定した。この屋外暴露試験は、100時間が実際の屋外暴露1年に相当する。
(6) Outdoor exposure test The transparent member was put into a xenon weather meter (trade name: Super Xenon Weather Meter SX75, manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.). The light irradiation intensity was set to 180 W/m 2 , light irradiation and water discharge were set to 18 minutes, and only light irradiation was set to 1 cycle for 1 hour and 42 minutes. A total of 300 cycles were tested for 600 hours for evaluation. The contact angle of the transparent member after the test was measured in the same manner as in (4) measurement of contact angle. This outdoor exposure test corresponds to 100 hours of actual outdoor exposure for one year.

(7)評価
接触角が30°以下であれば、透明部材の表面に水滴ができるのを十分に抑制することができる。またヘイズが1以下であれば、撮影時に明瞭な画像が取得することができる。したがって、初期値および屋外暴露試験後の値が、いずれにおいても接触角が30°以下でヘイズが1以下であれば良と評価し、いずれかが接触角が30°より大きいあるいはヘイズが1より大きい場合は不良とした。
(7) Evaluation If the contact angle is 30° or less, it is possible to sufficiently suppress the formation of water droplets on the surface of the transparent member. If the haze is 1 or less, a clear image can be obtained at the time of shooting. Therefore, in both cases, the initial value and the value after the outdoor exposure test are evaluated as good if the contact angle is 30° or less and the haze is 1 or less, and either contact angle is greater than 30° or haze is greater than 1. If it was large, it was determined to be defective.

(8)表面粗さの測定
SPM(商品名:L−trace&NanoNaviII、SIIナノテクノロジー社製)を用いて、2μm×2μmの範囲の表面形状を測定し、そこからRaを算出した。
実施例1〜6および比較例1〜4についての測定結果および評価結果を表1に示す。
(8) Measurement of surface roughness Using SPM (trade name: L-trace & NanoNaviII, manufactured by SII Nanotechnology Inc.), the surface shape in the range of 2 μm×2 μm was measured, and Ra was calculated therefrom.
Table 1 shows the measurement results and evaluation results of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4.

表1に示されるように、本実施例の構成により初期値および屋外暴露後のいずれにおいても、接触角が30°以下でヘイズが1以下であることが確認され、親水性とヘイズを維持できることを確認された。一方、混合層が設けられていないために本発明の範囲外である比較例1、多孔質層の厚さが本発明で規定する範囲よりも厚い比較例2および多孔質層の厚さが本発明で規定する範囲よりも薄い比較例4、並びに混合層の膜厚ばらつきが本発明で規定する範囲よりも大きい比較例3は、屋外暴露後の親水性を維持し、ヘイズの上昇を抑制することができなかった。 As shown in Table 1, it is confirmed that the contact angle is 30° or less and the haze is 1 or less, and the hydrophilicity and the haze can be maintained, both in the initial value and after the outdoor exposure, by the configuration of this example. Was confirmed. On the other hand, Comparative Example 1 in which the mixed layer is not provided is out of the range of the present invention, Comparative Example 2 in which the thickness of the porous layer is thicker than the range specified in the present invention, and the thickness of the porous layer is the same. Comparative Example 4, which is thinner than the range specified by the invention, and Comparative Example 3, in which the variation in the thickness of the mixed layer is larger than the range specified by the present invention, maintains the hydrophilicity after outdoor exposure and suppresses an increase in haze. I couldn't.

本発明にかかる透明部材は、屋外カメラや監視カメラ用の平面カバーやドームカバーなどの撮像装置用途に限らず、窓ガラス、鏡、レンズ、透明フィルムなど一般的な用途から、撮像系や投影系の光学レンズ、光学ミラー、光学フィルター、アイピース、光学部品に利用することが可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The transparent member according to the present invention is not limited to the use of an image pickup device such as a flat cover or a dome cover for an outdoor camera or a surveillance camera, but is also used in general applications such as a window glass, a mirror, a lens and a transparent film, and an image pickup system or a projection system It can be used for optical lenses, optical mirrors, optical filters, eyepieces, and optical parts.

10 透明部材
11 バインダー
12 シリカ粒子
13 空隙
14 多孔質層
15 混合層
16 樹脂基材
1 装置本体
2 装置本体
3 透明部材(保護カバー)
30 撮像装置
31 光学系(レンズ)
32 イメージセンサ
33 映像エンジン
34 圧縮出力回路
35 出力部
36 筐体
10 Transparent Member 11 Binder 12 Silica Particle 13 Void 14 Porous Layer 15 Mixed Layer 16 Resin Base Material 1 Device Main Body 2 Device Main Body 3 Transparent Member (Protective Cover)
30 Imaging Device 31 Optical System (Lens)
32 image sensor 33 video engine 34 compression output circuit 35 output unit 36 housing

Claims (17)

樹脂基材上に多孔質層を有する透明部材であって、
前記多孔質層はシリカ粒子がバインダーで互いに接合されたネットワーク構造を有し、
前記樹脂基材は、前記多孔質層が設けられた側に前記ネットワーク構造が侵入した混合層を有し、
前記混合層の膜厚が20nm以上160nm以下であり、
前記混合層の厚さ方向の断面の前記樹脂基材の表面に沿った1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきが15%以下であることを特徴とする透明部材。
A transparent member having a porous layer on a resin substrate,
The porous layer has a network structure in which silica particles are bonded to each other with a binder,
The resin substrate has a mixed layer in which the network structure penetrates on the side where the porous layer is provided,
The thickness of the mixed layer is 20 nm or more and 160 nm or less,
A transparent member having a variation in film thickness of 15% or less in a range of a length of 1 μm along a surface of the resin substrate in a cross section in the thickness direction of the mixed layer.
前記多孔質層の前記樹脂基材が設けられた側とは逆の表面の表面平均面粗さRaが2nm以上10nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の透明部材。 The transparent member according to claim 1, wherein a surface average surface roughness Ra of a surface of the porous layer opposite to a side on which the resin base material is provided is 2 nm or more and 10 nm or less. 前記混合層の膜厚が、前記シリカ粒子の平均粒子径よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の透明部材。 The transparent member according to claim 1, wherein the thickness of the mixed layer is larger than the average particle diameter of the silica particles. 前記シリカ粒子の平均フェレ径が10nm以上60nm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の透明部材。 The transparent member according to any one of claims 1 to 3, wherein the average ferret diameter of the silica particles is 10 nm or more and 60 nm or less. 前記バインダーが、シリカバインダーであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の透明部材。 The transparent member according to any one of claims 1 to 4, wherein the binder is a silica binder. 前記多孔質層の膜厚が100nm以上800nm以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の透明部材。 The film thickness of the said porous layer is 100 nm or more and 800 nm or less, The transparent member of any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned. 前記樹脂基材の可視光に対する透過率が50%以上であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の透明部材。 The transparent member according to any one of claims 1 to 6, wherein the resin substrate has a visible light transmittance of 50% or more. 前記樹脂基材の材質は、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステルからなる群から選ばれるいずれか1つまたは複数であることを特徴とする請求項7に記載の透明部材。 The transparent member according to claim 7, wherein the material of the resin base material is one or more selected from the group consisting of acrylic resin, polycarbonate, and polyester. 前記多孔質層の前記樹脂基材が設けられた側とは逆の表面における水に対する接触角が30°以下であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の透明部材。 9. The transparent member according to claim 1, wherein a contact angle of water on a surface of the porous layer opposite to a side on which the resin base material is provided is 30° or less. .. 筐体と請求項1から9のいずれか1項に記載の透明部材とで囲まれた空間内に、光学系と、前記光学系を介して映像を取得するイメージセンサと、を備える撮像装置。 An imaging device comprising an optical system and an image sensor for acquiring an image via the optical system in a space surrounded by the housing and the transparent member according to claim 1. 樹脂基材上にシリカを含む層が形成された透明部材の製造方法であって、
前記樹脂基材の上にシリカ粒子とバインダーとなる成分とを含む分散液を塗布し、該分散液を硬化することにより多孔質層および前記樹脂基材に前記シリカ粒子がバインダーで互いに接合されたネットワーク構造が侵入した混合層を形成する工程を有し、
前記混合層の膜厚が20nm以上160nm以下であり、
前記混合層の厚さ方向の断面の前記樹脂基材の表面に沿った1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきが15%以下であること、
を特徴とする透明部材の製造方法。
A method for producing a transparent member in which a layer containing silica is formed on a resin substrate,
A dispersion containing silica particles and a component serving as a binder was applied onto the resin substrate, and the silica particles were bonded to each other by a binder on the porous layer and the resin substrate by curing the dispersion. Having a step of forming a mixed layer where the network structure has invaded,
The thickness of the mixed layer is 20 nm or more and 160 nm or less,
The variation in film thickness in the range of the length of 1 μm along the surface of the resin substrate in the cross section in the thickness direction of the mixed layer is 15% or less,
A method for manufacturing a transparent member, comprising:
前記シリカ粒子の平均フェレ径が、前記混合層の膜厚よりも小さいことを特徴とする請求項11に記載の透明部材の製造方法。 The method for producing a transparent member according to claim 11, wherein the average Feret diameter of the silica particles is smaller than the film thickness of the mixed layer. 前記多孔質層の膜厚が100nm以上800nm以下であることを特徴とする請求項11または12に記載の透明部材の製造方法。 The method for producing a transparent member according to claim 11 or 12, wherein the thickness of the porous layer is 100 nm or more and 800 nm or less. 前記シリカ粒子が鎖状シリカ粒子であり、
前記鎖状シリカ粒子を構成する個々の粒子の平均フェレ径が、前記混合層の膜厚よりも小さいことを特徴とする請求項11から13のいずれか1項に記載の透明部材の製造方法。
The silica particles are chain silica particles,
The method for producing a transparent member according to any one of claims 11 to 13, wherein the average Feret diameter of each particle constituting the chain silica particles is smaller than the film thickness of the mixed layer.
前記分散液は、前記樹脂基材の溶解性が相対的に高い溶媒と、前記樹脂基材の溶解性が相対的に低い溶媒とを含むことを特徴とする請求項11から14のいずれか1項に記載の透明部材の製造方法。 15. The dispersion liquid contains a solvent having a relatively high solubility of the resin base material and a solvent having a relatively low solubility of the resin base material. Item 6. A method for producing a transparent member according to item. 前記樹脂基材の溶解性が相対的に高い溶媒の沸点が、前記樹脂基材の溶解性が相対的に低い溶媒の沸点より高いことを特徴とする請求項15に記載の透明部材の製造方法。 The method for producing a transparent member according to claim 15, wherein the solvent having a relatively high solubility of the resin substrate has a boiling point higher than that of a solvent having a relatively low solubility of the resin substrate. .. 前記樹脂基材がポリカーボネート基材であり、前記樹脂基材の溶解性が相対的に高い溶媒が、ジグライム、ジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2−ヘプタノンから選ばれ、前記樹脂基材の溶解性が相対的に低い溶媒が2−プロパノールであることを特徴とする請求項15または16に記載の透明部材の製造方法。 The resin base material is a polycarbonate base material, and the solvent having a relatively high solubility of the resin base material is selected from diglyme, dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, and 2-heptanone, and the resin base material is dissolved. The method for producing a transparent member according to claim 15 or 16, wherein the solvent having a relatively low property is 2-propanol.
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