JP2021179452A - Optical member, coating agent, hydrophilic film forming method and hydrophilic recovery method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学部材、コーティング剤、親水膜形成方法および親水性回復方法に関する。 The present invention relates to an optical member, a coating agent, a method for forming a hydrophilic film, and a method for restoring hydrophilicity.
基材の表面にコーティング剤を付与し、基材の表面を光触媒的に親水性にすることが知られている(特許文献1)。特許文献1には、チタニアの粒子とシリカの粒子とを含む懸濁液を基板の表面に塗布した後で焼結して光触媒性被膜を形成することが記載されている。
It is known that a coating agent is applied to the surface of a base material to make the surface of the base material photocatalytically hydrophilic (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載されているように、光触媒性被膜がチタニアの粒子とシリカの粒子とを含有する場合、光触媒性被膜の硬度が充分ではなく、充分な耐摩耗性が得られないことがある。
However, as described in
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐摩耗性を向上させた光学部材、コーティング剤、親水膜形成方法および親水性回復方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical member having improved wear resistance, a coating agent, a hydrophilic film forming method, and a hydrophilic recovery method.
本発明の例示的な光学部材は、透光性部材と、親水膜とを備える。前記親水膜は、前記透光性部材を被覆する。前記親水膜は、シリカ粒子と、酸化チタン粒子と、前記シリカ粒子よりも平均粒径の小さいシリカ微粒子とを含む。 An exemplary optical member of the present invention comprises a translucent member and a hydrophilic film. The hydrophilic film covers the translucent member. The hydrophilic film contains silica particles, titanium oxide particles, and silica fine particles having an average particle size smaller than that of the silica particles.
本発明の例示的なコーティング剤は、溶剤と固形成分とを含有する。前記固形成分は、シリカ粒子と、酸化チタン粒子と、前記シリカ粒子よりも平均粒径の小さいシリカ微粒子とを含む。 The exemplary coating agent of the present invention contains a solvent and a solid component. The solid component includes silica particles, titanium oxide particles, and silica fine particles having an average particle size smaller than that of the silica particles.
本発明の例示的な親水膜形成方法は、コーティング剤を透光性部材に塗布する工程と、前記コーティング剤を前記透光性部材に塗布した後、前記コーティング剤から親水膜を形成する工程とを包含する。コーティング剤を透光性部材に塗布する工程において、前記コーティング剤は、溶剤と固形成分とを含有する。親水膜を形成する工程において、前記コーティング剤の前記溶剤が蒸発するように前記コーティング剤を乾燥させて前記コーティング剤から親水膜を形成する。前記固形成分は、シリカ粒子と、酸化チタン粒子と、前記シリカ粒子よりも平均粒径の小さいシリカ微粒子とを含む。 An exemplary method for forming a hydrophilic film of the present invention includes a step of applying a coating agent to a translucent member and a step of applying the coating agent to the translucent member and then forming a hydrophilic film from the coating agent. Including. In the step of applying the coating agent to the translucent member, the coating agent contains a solvent and a solid component. In the step of forming the hydrophilic film, the coating agent is dried so that the solvent of the coating agent evaporates, and the hydrophilic film is formed from the coating agent. The solid component includes silica particles, titanium oxide particles, and silica fine particles having an average particle size smaller than that of the silica particles.
本発明の例示的な親水性回復方法は、上記に記載の光学部材を用意する工程と、前記光学部材の前記親水膜に紫外光を照射する工程とを包含する。 An exemplary method for recovering hydrophilicity of the present invention includes a step of preparing the optical member described above and a step of irradiating the hydrophilic film of the optical member with ultraviolet light.
例示的な本発明によれば、光学部材の耐摩耗性を向上できる。 According to an exemplary invention, the wear resistance of the optical member can be improved.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the figure, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals and the description is not repeated.
まず、図1および図2を参照して、本実施形態の光学部材100を説明する。図1は、本実施形態の光学部材100の模式図である。光学部材100は、透光性部材110と、親水膜120とを備える。
First, the
透光性部材110は透光性を有する。透光性部材110は光を透過する。透光性部材110は、透明であってもよく、半透明であってもよい。透光性部材110は、ガラスを含んでもよい。あるいは、透光性部材110は、樹脂を含んでもよい。
The
また、図1に示すように、透光性部材110は、単一部材から構成されてもよい。あるいは、透光性部材110は、複数の部材から構成されてもよい。
Further, as shown in FIG. 1, the
親水膜120は、透光性部材110を被覆する。親水膜120は、親水性を有する。親水膜120は、水に対して高い濡れ性を有する。親水膜120に水滴が付着すると、親水膜120の表面にほぼ均一な水の膜が形成される。例えば、親水膜120の表面にある水滴の接触角は20°以下であることが好ましく、接触角は10°以下であることがさらに好ましい。
The
親水膜120は、透光性部材110の少なくとも一部を覆う。親水膜120は、透光性部材110のうちの他の部材によって覆われない部分の全面を覆うことが好ましい。
The
図2は、本実施形態の光学部材100における親水膜120の模式図である。親水膜120は、シリカ粒子120aと、酸化チタン粒子120bと、シリカ微粒子120cとを含有する。シリカ微粒子120cの平均粒径は、シリカ粒子120aの平均粒径よりも小さい。本実施形態の光学部材100において、シリカ粒子120a、酸化チタン粒子120bおよびシリカ微粒子120cは、互いに分散して付着している。本実施形態の光学部材100において、親水膜120は、シリカ粒子120aおよび酸化チタン粒子120bを含有するため、高い親水性を示す。また、使用によって親水膜120の親水性が低下しても、親水膜120に光(紫外光)を照射することにより、親水膜120の親水性を回復できる。さらに、親水膜120はシリカ微粒子120cを含有するため、親水膜120の表面粗さを低減でき、光学部材100の耐摩耗性を向上できる。
FIG. 2 is a schematic view of the
[シリカ粒子120a]
シリカ粒子120aは、シリカからなる粒子である。シリカ粒子120aの平均粒径はnmオーダーである。
[
The
なお、本願明細書において、「平均粒径」は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて親水膜120またはその材料を観察することによって求められる。具体的に、粒子の全体を観察できる任意の50個の粒子について、1個の粒子の最大径および最小径をそれぞれ測定してその平均値を当該1個の粒子の粒径とし、50個のそれぞれの粒子の粒径の平均値を「平均粒径」とする。
In the specification of the present application, the "average particle size" is determined by observing the
シリカ粒子120aの平均粒径は、1nm以上200nm以下であることが好ましい。シリカ粒子120aの粒径が1nm以上であることにより、シリカ粒子120aのコストを低減できる。また、シリカ粒子120aの粒径が200nm以下であることにより、親水膜120の透光性を向上できる。
The average particle size of the
シリカ粒子120aは、中空シリカ粒子またはポーラスシリカ粒子を含むことが好ましい。シリカ粒子120aが中空シリカ粒子またはポーラスシリカ粒子を含むことにより、親水膜120に対する水滴の接触角を長期間にわたって10°以下に維持できる。このように、シリカ粒子120aが中空シリカ粒子またはポーラスシリカ粒子を含むことにより、親水膜120の親水性をさらに向上できる。
The
例えば、中空シリカ粒子は、内部に空間を有する。中空シリカ粒子は、コア粒子をゾルゲル法でシリカコーティングした後でコア粒子を溶解させることで形成できる。一例としては、炭酸カルシウムからなるコア粒子をシリカでコーティングした後で、酸でコア粒子を溶解させることにより、中空シリカ粒子を形成できる。 For example, hollow silica particles have a space inside. Hollow silica particles can be formed by coating the core particles with silica by a sol-gel method and then dissolving the core particles. As an example, hollow silica particles can be formed by coating core particles made of calcium carbonate with silica and then dissolving the core particles with an acid.
また、ポーラスシリカ粒子は、メソ孔を有する。メソ孔の大きさは0.1nm以上119nm以下である。例えば、ポーラスシリカ粒子は、ゾルゲル反応によって形成される。 Moreover, the porous silica particles have mesopores. The size of the mesopore is 0.1 nm or more and 119 nm or less. For example, porous silica particles are formed by a sol-gel reaction.
親水膜120に対するシリカ粒子120aの質量比は、35%以上45%以下であることが好ましい。シリカ粒子120aの質量比が35%以上であることにより、親水膜120の親水性を向上できる。また、シリカ粒子120aの質量比が45%以下であることにより、親水膜120に、シリカ粒子120a以外の粒子を有意に含有させることができる。
The mass ratio of the
[酸化チタン粒子120b]
酸化チタン粒子120bは、酸化チタンからなる粒子である。酸化チタン粒子120bの平均粒径はnmオーダーである。酸化チタン粒子120bにより、親水膜120の親水性が低下しても、光(例えば、紫外光)の照射により、親水膜120の親水性を回復できる。
[
The
酸化チタン粒子120bの平均粒径は、1nm以上100nm以下であることが好ましい。酸化チタン粒子120bの粒径が1nm以上であることにより、酸化チタン粒子120bのコストを低減できる。また、酸化チタン粒子120bの粒径が100nm以下であることにより、親水膜120の透光性を向上できる。
The average particle size of the
親水膜120に対する酸化チタン粒子120bの質量比は、10%以上30%以下であることが好ましい。酸化チタン粒子120bは光触媒機能を有している。親水膜120に対する酸化チタン粒子120bの質量比が10%以上30%以下であることにより、親水膜120の親水性を回復できるとともに反射率の増加を抑制できる。例えば、光学部材100を長期間使用すると、親水膜120の親水性が低下することがある。酸化チタン粒子120bの質量比が10%以上であることにより、光学部材100に紫外光を照射すると、親水膜120の親水性を回復できる。また、酸化チタン粒子120bが多いと、親水膜120の透過率が減少し、反射率が増加することがある。しかしながら、親水膜120に対する酸化チタン粒子120bの質量比が30%以下であることにより、反射率の増加を抑制できる。
The mass ratio of the
酸化チタン粒子120bは、アナターゼ型、ルチル型およびブルッカイト型のいずれであってもよい。酸化チタン粒子120bは、光触媒性能の観点から、アナターゼ型であることが好ましい。
The
[シリカ微粒子120c]
シリカ微粒子120cは、シリカからなる微粒子である。シリカ微粒子120cの平均粒径はnmオーダーである。シリカ微粒子120cの平均粒径はシリカ粒子120aの平均粒径よりも小さい。
[Silica
The silica
シリカ微粒子120cにより、隣接するシリカ粒子120aおよび酸化チタン粒子120bは互いに付着する。シリカ微粒子120cは、いわゆるバインダとして機能する。
The silica
例えば、シリカ微粒子120cの平均粒径はシリカ粒子120aの平均粒径の半分以下である。シリカ微粒子120cの平均粒径は、シリカ粒子120aの平均粒径の25%以下であることがさらに好ましい。また、シリカ粒子120aの平均粒径とシリカ微粒子120cの平均粒径との差は、少なくとも5nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがさらに好ましい。
For example, the average particle size of the silica
シリカ微粒子120cの平均粒径は、0.5nm以上10nm以下であることが好ましい。シリカ微粒子120cの粒径が0.5nm以上であることにより、シリカ微粒子120cのコストを低減できる。また、シリカ微粒子120cの粒径が10nm以下であることにより、親水膜120の透光性を向上できる。
The average particle size of the silica
親水膜120に対するシリカ微粒子120cの質量比は、35%以上45%以下であることが好ましい。シリカ微粒子120cの質量比が35%以上であることにより、親水膜120の耐摩耗性を向上できる。また、シリカ微粒子120cの質量比が45%以下であることにより、親水膜120に、シリカ微粒子120c以外の粒子を有意に含有させることができる。
The mass ratio of the silica
なお、シリカ粒子120aおよびシリカ微粒子120cが粒径分布を有する場合、シリカ粒子120aは、微小成分として、シリカ微粒子120cの平均粒径以下の粒径の粒子を含有してもよい。この場合、シリカ粒子120a全体のうちシリカ微粒子120cの平均粒径以下の成分は20%以下であることが好ましい。
When the
なお、図2では、親水膜120は、シリカ粒子120a、酸化チタン粒子120bおよびシリカ微粒子120cを含有したが、本実施形態はこれに限定されない。親水膜120は、さらに別の化合物を含有してもよい。例えば、親水膜120は、シリカ粒子120a、酸化チタン粒子120bおよびシリカ微粒子120cに加えてモリブデンをさらに含有してもよい。また、モリブデンは、粒子であってもよく、粒子でなくてもよい。
In FIG. 2, the
なお、図1では、透光性部材110は一つの部材として示されたが、本実施形態はこれに限定されない。透光性部材110は、複数の部材から構成されてもよい。
Although the
次に、図3を参照して本実施形態の光学部材100を説明する。図3は、本実施形態の光学部材100の模式図である。図3に示した光学部材100は、透光性部材110が基材112および反射防止膜114を含む点を除いて、図1を参照して上述した光学部材100と同様の構成を有している。このため、冗長を避けるために重複する記載を省略する。
Next, the
光学部材100において透光性部材110は基材112および反射防止膜114を含む。反射防止膜114は基材112を被覆する。反射防止膜114は、透光性部材110と親水膜120との間に位置する。透光性部材110が反射防止膜114を含むことにより、透光性部材110の透光性を向上できる。
In the
基材112は透光性を有する。基材112は光を透過する。基材112は、透明であってもよく、半透明であってもよい。基材112は、ガラスを含んでもよい。あるいは、基材112は、樹脂を含んでもよい。
The
反射防止膜114は光の反射を防止する。反射防止膜114により、光学部材100において親水膜120から透光性部材110に進入しようとする光が反射することを抑制できる。
The
図1および図3に示した光学部材100は、親水性を有しており、水の付着する環境下において好適に用いられる。例えば、光学部材100は、屋外で使用される部材に好適に用いられる。一例として、光学部材100は、車両の周囲をモニタする車載用モニタに好適に用いられる。
The
本実施形態の光学部材100において親水膜120はコーティング剤CMから形成される。以下に、図4を参照して本実施形態のコーティング剤CMを説明する。図4は、本実施形態のコーティング剤CMの模式図である。
In the
コーティング剤CMは、溶剤Sと、固形成分Pとを含有する。固形成分Pは、溶剤Sに分散している。固形成分Pは、シリカ粒子120aと、酸化チタン粒子120bと、シリカ微粒子120cとを含む。
The coating agent CM contains a solvent S and a solid component P. The solid component P is dispersed in the solvent S. The solid component P contains
[溶剤S]
溶剤Sは水系溶剤である。例えば、溶剤Sは、水に添加物を添加することによって調製される。例えば、添加物は、有機酸、アルコールまたはアンモニア等を含む。溶剤Sにおいて添加物の質量比は20%以下である。例えば、有機酸は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、クエン酸またはリンゴ酸を含む。例えば、アルコールは、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノールまたはブタノールを含む。
[Solvent S]
The solvent S is an aqueous solvent. For example, the solvent S is prepared by adding an additive to water. For example, additives include organic acids, alcohols, ammonia and the like. In the solvent S, the mass ratio of the additive is 20% or less. For example, organic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, succinic acid, citric acid or malic acid. For example, alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol or butanol.
次に、図5を参照して、本実施形態のコーティング剤CMの調製方法を説明する。図5(a)〜図5(c)は、コーティング剤CMの調製方法を説明するための模式図である。 Next, a method for preparing the coating agent CM of the present embodiment will be described with reference to FIG. 5 (a) to 5 (c) are schematic views for explaining a method for preparing a coating agent CM.
図5(a)に示すように、分散液C1、分散液C2および分散液C3を調製する。分散液C1、分散液C2および分散液C3はそれぞれ異なる容器に入っている。 As shown in FIG. 5A, a dispersion liquid C1, a dispersion liquid C2, and a dispersion liquid C3 are prepared. The dispersion liquid C1, the dispersion liquid C2, and the dispersion liquid C3 are contained in different containers.
分散液C1では、シリカ粒子120aを溶剤S1に分散して調製される。溶剤S1は、水系溶剤である。
The dispersion liquid C1 is prepared by dispersing the
分散液C2は、酸化チタン粒子120bを溶剤S2に分散して調製される。溶剤S2は、水系溶剤である。
The dispersion liquid C2 is prepared by dispersing the
分散液C3は、シリカ微粒子120cを溶剤S3に分散して調製される。溶剤S3は、水系溶剤である。なお、溶剤S1、溶剤S2および溶剤S3は互いに同じであってもよく、異なってもよい。
The dispersion liquid C3 is prepared by dispersing the silica
その後、図5(b)に示すように、容器Vに、分散液C1、分散液C2および分散液C3を添加する。なお、分散液C1、分散液C2および分散液C3は、任意の順番に容器Vに添加されてもよい。あるいは、分散液C1、分散液C2および分散液C3は、同時に容器Vに添加されてもよい。容器Vに分散液C1、分散液C2および分散液C3を添加した後、容器V内の混合物を攪拌することが好ましい。 Then, as shown in FIG. 5B, the dispersion liquid C1, the dispersion liquid C2, and the dispersion liquid C3 are added to the container V. The dispersion liquid C1, the dispersion liquid C2, and the dispersion liquid C3 may be added to the container V in any order. Alternatively, the dispersion liquid C1, the dispersion liquid C2 and the dispersion liquid C3 may be added to the container V at the same time. It is preferable to add the dispersion liquid C1, the dispersion liquid C2 and the dispersion liquid C3 to the container V, and then stir the mixture in the container V.
図5(c)に示すように、コーティング剤CMが調製される。上述したように、コーティング剤CMは、溶剤Sと、固形成分Pとを含有する。溶剤Sは、溶剤S1、溶剤S2および溶剤S3を含む。また、固形成分Pは、シリカ粒子120aと、酸化チタン粒子120bと、シリカ微粒子120cとを含む。
As shown in FIG. 5 (c), the coating agent CM is prepared. As described above, the coating agent CM contains the solvent S and the solid component P. Solvent S includes solvent S1, solvent S2 and solvent S3. Further, the solid component P includes
本実施形態の光学部材100において親水膜120はコーティング剤CMから形成される。以下に、図5および図6を参照して本実施形態の親水膜形成方法を説明する。
In the
図6(a)に示すように、コーティング剤CMを用意する。コーティング剤CMは、溶剤Sと、固形成分Pとを含有する。固形成分Pは、シリカ粒子120aと、酸化チタン粒子120bと、シリカ微粒子120cとを含む。
As shown in FIG. 6A, a coating agent CM is prepared. The coating agent CM contains a solvent S and a solid component P. The solid component P contains
図6(b)に示すように、コーティング剤CMを塗布する。例えば、透光性部材110の表面はコーティング剤CMで塗布される。コーティング剤CMの塗布方法は、特に限定されない。例えば、コーティング剤CMは、スピンコーティング、ロールコーティング、バーコーティング、ディップコーティング、または、スプレーコーティングで透光性部材110の表面に塗布される。
As shown in FIG. 6B, the coating agent CM is applied. For example, the surface of the
その後、図6(c)に示すように、コーティング剤CMの溶剤Sが蒸発するようにコーティング剤CMを乾燥させてコーティング剤CMから親水膜120を形成する。コーティング剤CMの溶剤Sが蒸発して固形成分Pから親水膜120が形成される。このため、親水膜120は、シリカ粒子120aと、酸化チタン粒子120bと、シリカ微粒子120cとを含有する。親水膜120は、シリカ粒子120aおよび酸化チタン粒子120bを含有するため、高い親水性を示す。また、使用によって親水膜120の親水性が低下しても、親水膜120に光(紫外光)を照射することにより、親水膜120の親水性を回復できる。さらに、親水膜120はシリカ微粒子120cを含有するため、光学部材100の耐摩耗性を向上できる。
Then, as shown in FIG. 6C, the coating agent CM is dried so that the solvent S of the coating agent CM evaporates to form the
なお、コーティング剤CMを塗布した後、コーティング剤CMの乾燥処理を行うことが好ましい。乾燥処理により、親水膜120が透光性部材110に付着するとともに、親水膜120中のシリカ粒子120a、酸化チタン粒子120bおよびシリカ微粒子120cが互いに付着する。
After applying the coating agent CM, it is preferable to perform a drying treatment of the coating agent CM. By the drying treatment, the
乾燥処理は加熱処理を含んでもよい。加熱処理では、10分以上10時間以下にわたって、60℃以上200℃以下の温度に加熱される。透光性部材110の主面に塗布されたコーティング剤CMの塗膜を乾燥させる方法は特に限定されないが、例えば熱風乾燥によってコーティング剤CMの塗膜を乾燥および硬化して親水膜120を形成できる。
The drying treatment may include a heat treatment. In the heat treatment, it is heated to a temperature of 60 ° C. or higher and 200 ° C. or lower for 10 minutes or more and 10 hours or less. The method for drying the coating film of the coating agent CM applied to the main surface of the
なお、コーティング剤CMを塗布する前に、透光性部材110の表面に前処理することが好ましい。前処理は、高周波放電プラズマ処理、電子ビーム処理、コロナ処理、大気圧グロー放電プラズマ処理、及びフレーム処理のうちの少なくとも1つである。
Before applying the coating agent CM, it is preferable to pretreat the surface of the
本実施形態の光学部材100において親水膜120の親水性が低下することがある。例えば、光学部材100の親水膜120が摩耗されると、親水膜120の親水性が低下し、親水膜120に付着する水滴の接触角が増大する。本実施形態において、親水膜120の親水性が低下しても、親水膜120の親水性を回復できる。
In the
以下に、図1、図2および図7を参照して本実施形態の親水性回復方法を説明する。図7(a)および図7(b)は、本実施形態の親水性回復方法を説明するための模式図である。 Hereinafter, the hydrophilic recovery method of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 7. 7 (a) and 7 (b) are schematic views for explaining the hydrophilic recovery method of the present embodiment.
図7(a)に示すように、光学部材100を用意する。上述したように、光学部材100は、透光性部材110と、親水膜120とを備える。親水膜120は、シリカ粒子120a、酸化チタン粒子120bおよびシリカ微粒子120cを含有する。
As shown in FIG. 7A, the
図7(b)に示すように、光学部材100の親水膜120に紫外光を照射する。紫外光の照射により、親水膜120の親水性が回復する。上述したように、親水膜120は、シリカ粒子120aおよび酸化チタン粒子120bを含有するため、紫外光の照射により、親水膜120の親水性を回復できる。また、親水膜120はシリカ微粒子120cを含有するため、光学部材100の耐摩耗性を向上できる。本実施形態によれば、光学部材100の耐摩耗性を向上させるとともに親水性を回復できる。
As shown in FIG. 7B, the
なお、紫外光として外部光源の光を利用してもよい。あるいは、紫外光として太陽光を利用してもよい。なお、紫外光の照度が比較的低い場合には、紫外光を10時間以上光学部材100に照射することが好ましい。
The light of an external light source may be used as the ultraviolet light. Alternatively, sunlight may be used as ultraviolet light. When the illuminance of the ultraviolet light is relatively low, it is preferable to irradiate the
[実施例]
[コーティング剤CMの調製]
分散液C1、分散液C2および分散液C3を混合してコーティング剤CMを調製した。分散液C1として、平均粒径20nmのシリカ粒子を水系溶剤に分散させた分散液を使用した。また、分散液C2として、平均粒径10nmのアナターゼ型酸化チタン粒子を水系溶剤に分散させた分散液を使用した。また、分散液C3として、平均粒径2nmのシリカ微粒子を水系溶剤に分散させた分散液を使用した。ここでは、コーティング剤CMの固形成分Pとして、分散液C1中のシリカ粒子を45質量部とし、分散液C2中の酸化チタン粒子を10質量部とし、分散液C3中のシリカ微粒子を45質量部とした。
[Example]
[Preparation of coating agent CM]
The dispersion liquid C1, the dispersion liquid C2 and the dispersion liquid C3 were mixed to prepare a coating agent CM. As the dispersion liquid C1, a dispersion liquid in which silica particles having an average particle size of 20 nm were dispersed in an aqueous solvent was used. Further, as the dispersion liquid C2, a dispersion liquid in which anatase-type titanium oxide particles having an average particle size of 10 nm was dispersed in an aqueous solvent was used. Further, as the dispersion liquid C3, a dispersion liquid in which silica fine particles having an average particle size of 2 nm were dispersed in an aqueous solvent was used. Here, as the solid component P of the coating agent CM, the silica particles in the dispersion liquid C1 are 45 parts by mass, the titanium oxide particles in the dispersion liquid C2 are 10 parts by mass, and the silica fine particles in the dispersion liquid C3 are 45 parts by mass. And said.
[透光性部材]
基体としてレンズ(組成:ガラス)を用意した。次に、レンズの上に反射防止膜(組成:SiO2、TiO2、Ta2O5)を形成した。反射防止膜に対して、前処理としてプラズマ処理を行った。プラズマ処理は、プラズマ表面改質装置を用いて行った。
[Translucent member]
A lens (composition: glass) was prepared as a substrate. Next, an antireflection film (composition: SiO 2 , TIO 2 , Ta 2 O 5 ) was formed on the lens. The antireflection film was subjected to plasma treatment as a pretreatment. The plasma treatment was performed using a plasma surface modifier.
[塗布]
反射防止膜の上にコーティング剤CMを塗布した。コーティング剤CMを塗布した後、温度125℃で30分間の加熱処理を行い、コーティング剤CMの溶剤Sを蒸発させて、実施例の光学部材を形成した。
[Apply]
The coating agent CM was applied on the antireflection film. After applying the coating agent CM, heat treatment was performed at a temperature of 125 ° C. for 30 minutes to evaporate the solvent S of the coating agent CM to form the optical member of the example.
[比較例]
コーティング剤CMにおいて、分散液C3を添加することなく、分散液C1中のシリカ粒子を90質量部とし、分散液C2中の酸化チタン粒子を10質量部とした点を除いて、実施例と同様に、比較例の光学部材を形成した。
[Comparison example]
In the coating agent CM, the same as in the examples except that the silica particles in the dispersion liquid C1 were 90 parts by mass and the titanium oxide particles in the dispersion liquid C2 were 10 parts by mass without adding the dispersion liquid C3. In addition, the optical member of the comparative example was formed.
[摩耗試験]
実施例の光学部材を摩耗試験機に設置して、光学部材の親水膜に対して1kgの荷重を負荷した洗車ブラシで光学部材の親水膜を1000回摩耗した。比較例の光学部材についても実施例の光学部材と同様に摩耗試験を行った。その後、実施例および比較例の光学部材をレーザ顕微鏡で466倍に拡大して観察した。
[Abrasion test]
The optical member of the example was installed in a wear tester, and the hydrophilic film of the optical member was worn 1000 times with a car wash brush in which a load of 1 kg was applied to the hydrophilic film of the optical member. The optical member of the comparative example was also subjected to a wear test in the same manner as the optical member of the example. Then, the optical members of Examples and Comparative Examples were observed with a laser microscope at a magnification of 466 times.
図8(a)は、実施例の光学部材に対して摩耗試験を行った結果を示す図である。図8(a)に示すように、実施例の光学部材に摩耗試験を行っても、親水膜はほとんど摩耗しなかった。 FIG. 8A is a diagram showing the results of a wear test on the optical member of the example. As shown in FIG. 8A, even when the optical member of the example was subjected to a wear test, the hydrophilic film was hardly worn.
図8(b)は、比較例の光学部材に対して摩耗試験を行った結果を示す図である。図8(b)に示すように、比較例の光学部材に摩耗試験を行った結果、親水膜には多くのキズがつき、親水膜の大部分が摩耗した。 FIG. 8B is a diagram showing the results of a wear test on the optical member of the comparative example. As shown in FIG. 8B, as a result of performing a wear test on the optical member of the comparative example, many scratches were made on the hydrophilic film, and most of the hydrophilic film was worn.
[親水性回復試験]
摩耗試験を行った実施例の光学部材に対して、紫外光光源(ピーク波長365nm、FL15BL−B、株式会社東芝社製)から照度1mW/cm2の紫外光を照射した。紫外光の照射前、紫外光照射が2時間、4時間、18時間、22時間および90時間と変化させて光学部材に付着した水滴の接触角を測定した。
[Hydrophilic recovery test]
The optical member of the example in which the abrasion test was performed was irradiated with ultraviolet light having an illuminance of 1 mW / cm 2 from an ultraviolet light source (peak wavelength 365 nm, FL15BL-B, manufactured by Toshiba Corporation). Before irradiation with ultraviolet light, the contact angle of water droplets adhering to the optical member was measured by changing the irradiation with ultraviolet light to 2 hours, 4 hours, 18 hours, 22 hours and 90 hours.
図9は、摩耗試験後の実施例の光学部材において紫外光の照射時間と接触角との関係を示すグラフである。図9に示すように、紫外光の照射前の接触角は70°であり、親水膜の親水性はほぼ失われていた。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the irradiation time of ultraviolet light and the contact angle in the optical member of the example after the wear test. As shown in FIG. 9, the contact angle before irradiation with ultraviolet light was 70 °, and the hydrophilicity of the hydrophilic film was almost lost.
紫外光を数時間照射すると、接触角は10°〜20°低下した。紫外光の照射時間が約20時間に達すると、接触角は紫外光の照射前と比べて約30°低下した。その後、紫外光の照射時間が約90時間に達すると、接触角は紫外光の照射前と比べて約60°低下して接触角は10°以下にまで低減した。なお、摩耗試験前に測定した実施例の光学部材の接触角は10°以下であった。約90時間の紫外光の照射により、親水膜の親水性をほぼ回復できた。 After several hours of exposure to ultraviolet light, the contact angle decreased by 10 ° to 20 °. When the irradiation time of ultraviolet light reached about 20 hours, the contact angle decreased by about 30 ° as compared with that before irradiation with ultraviolet light. After that, when the irradiation time of the ultraviolet light reached about 90 hours, the contact angle was lowered by about 60 ° as compared with that before the irradiation of the ultraviolet light, and the contact angle was reduced to 10 ° or less. The contact angle of the optical member of the example measured before the wear test was 10 ° or less. The hydrophilicity of the hydrophilic film was almost restored by irradiation with ultraviolet light for about 90 hours.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、または、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be carried out in various embodiments without departing from the gist thereof. In addition, the plurality of components disclosed in the above embodiment can be appropriately modified. For example, one component of all components shown in one embodiment may be added to another component of another embodiment, or some of all components shown in one embodiment. The element may be removed from the embodiment.
また、図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。 In addition, the drawings are schematically shown mainly for each component in order to facilitate the understanding of the invention, and the thickness, length, number, spacing, etc. of each of the illustrated components are shown in the drawings. It may be different from the actual one for the convenience of. Further, the configuration of each component shown in the above embodiment is an example and is not particularly limited, and it goes without saying that various changes can be made without substantially deviating from the effect of the present invention. ..
本発明は、例えば、光学部材、コーティング剤、親水膜形成方法および親水性回復方法に好適に利用される。本発明の光学部材は、屋外で好適に使用される。例えば、本発明の光学部材は、車両の周囲をモニタする車載用モニタとして好適に用いられる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitably used for, for example, an optical member, a coating agent, a method for forming a hydrophilic film, and a method for restoring hydrophilicity. The optical member of the present invention is preferably used outdoors. For example, the optical member of the present invention is suitably used as an in-vehicle monitor for monitoring the surroundings of a vehicle.
100 光学部材
110 透光性部材
120 親水膜
120a シリカ粒子
120b 酸化チタン粒子
120c シリカ微粒子
100
Claims (12)
前記透光性部材を被覆する親水膜と
を備え、
前記親水膜は、
シリカ粒子と、
酸化チタン粒子と、
前記シリカ粒子よりも平均粒径の小さいシリカ微粒子と
を含む、光学部材。 Translucent member and
A hydrophilic film that covers the translucent member is provided.
The hydrophilic membrane is
With silica particles
Titanium oxide particles and
An optical member containing silica fine particles having an average particle size smaller than that of the silica particles.
基材と、
前記基材を被覆する反射防止膜と
を含む、請求項1から8のいずれかに記載の光学部材。 The translucent member is
With the base material
The optical member according to any one of claims 1 to 8, further comprising an antireflection film covering the substrate.
前記固形成分は、
シリカ粒子と、
酸化チタン粒子と、
前記シリカ粒子よりも平均粒径の小さいシリカ微粒子と
を含む、コーティング剤。 A coating agent containing a solvent and a solid component,
The solid component is
With silica particles
Titanium oxide particles and
A coating agent containing silica fine particles having an average particle size smaller than that of the silica particles.
前記コーティング剤を前記透光性部材に塗布した後、前記コーティング剤の前記溶剤が蒸発するように前記コーティング剤を乾燥させて前記コーティング剤から親水膜を形成する工程と
を包含し、
前記固形成分は、シリカ粒子と、酸化チタン粒子と、前記シリカ粒子よりも平均粒径の小さいシリカ微粒子とを含む、親水膜形成方法。 The process of applying a coating agent containing a solvent and a solid component to a translucent member, and
A step of applying the coating agent to the translucent member and then drying the coating agent so that the solvent of the coating agent evaporates to form a hydrophilic film from the coating agent is included.
A method for forming a hydrophilic film, wherein the solid component includes silica particles, titanium oxide particles, and silica fine particles having an average particle size smaller than that of the silica particles.
前記光学部材の前記親水膜に紫外光を照射する工程と
を包含する、親水性回復方法。 The step of preparing the optical member according to any one of claims 1 to 9 and
A method for recovering hydrophilicity, which comprises a step of irradiating the hydrophilic film of the optical member with ultraviolet light.
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