JP4014357B2 - Water repellent antifouling film - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撥水性と防汚性があるシリカ層を最表面に設けた撥水性防汚フィルムに関し、更に詳しくは、そのシリカ層の密着性が向上して剥離が起こらない撥水性防汚フィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、撥水性防汚フィルムとしては、その最表面にフッ素化合物層をウエットコーティング(湿式成膜)して撥水性と防汚性をもたせたものが使用されていた。しかし、コーティングに供するフッ素化合物含有溶液は、高価であると共に、環境に悪影響を及ぼすおそれがあるという問題があった。
【0003】
こうした問題に対しては、小さい表面エネルギーを有するシリカ層が優れた撥水性と防汚性を有することが研究されており、そうしたシリカ層が、上記のフッ素化合物層の代替として有望視されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撥水性と防汚性がある上記シリカ層は、表面エネルギーが小さいことに因って、基材との間の密着力が小さくなるという問題がある。
【0005】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、撥水性と防汚性があるシリカ層の密着性を向上させて剥離が起こらない撥水性防汚フィルムを提供する。
【0006】
【課題が解決するための手段】
本発明の撥水性防汚フィルムは、撥水性と防汚性がある表面シリカ層を最表面に有し、当該表面シリカ層と基材との間に炭素含有量が20原子%未満の密着シリカ層を有することに特徴を有する。
【0007】
この発明によれば、表面シリカ層と基材との間に、炭素含有量が20原子%未満の密着シリカ層を有している。このとき、密着シリカ層と表面シリカ層との関係では、両者は何れもシリカで形成されているので、両者は高い密着性を示している。一方、密着シリカ層と基材との関係では、炭素含有量が20原子%未満で形成された密着シリカ層は、表面エネルギーが大きくなっているので、基材との間で高い密着性を示す。従って、本発明の撥水性防汚フィルムは、こうした密着シリカ層を設けたので、撥水性と防汚性がある表面シリカ層の剥離を防ぎ、優れた撥水性と防汚性を発揮し続けるフィルムとすることができる。
【0008】
上記撥水性防汚フィルムにおいて、前記表面シリカ層および前記密着シリカ層が、プラズマCVD法で形成されることに特徴を有する。
【0009】
この発明によれば、プラズマCVD法による成膜は、密着シリカ層と基材との界面および表面シリカ層と密着シリカ層との界面で、両者を化学結合させることができる。そのため、その各々の界面での各層の密着を十分に高くさせることができる。さらに、プラズマCVD法は、炭素を含有するガスによって成膜できると共に成膜条件を制御しやすいので、各層の炭素含有量と表面エネルギーとを所望の範囲に調整することができる。また、高分子樹脂に熱的ダメージが加わらない程度の低温で基材上に密着シリカ層を形成し、さらにその上に表面シリカ層を形成できるので、高分子フィルムを基材とする場合に好ましく適用できる。
【0010】
上記撥水性防汚フィルムにおいて、前記表面シリカ層の炭素含有量が20〜40原子%であることが好ましい。
【0011】
この発明によれば、炭素含有量が20〜40原子%の表面シリカ層は、表面エネルギーが小さく、撥水性と防汚性に優れている。さらに、上記のプラズマCVD法で成膜すれば、炭素含有量を制御して表面エネルギーを調整し易く、撥水性と防汚性を安定して発揮できる表面シリカ層を容易に形成することができる。
【0012】
上記撥水性防汚フィルムにおいて、前記表面シリカ層の屈折率が、1.40〜1.70(波長λ:633nm)であることが好ましい。
【0013】
この発明によれば、上述の撥水性と防汚性に加えて、表面シリカ層の屈折率を1.40〜1.70、より好ましくは1.40〜1.50とすることによって、撥水性と防汚性を備える反射防止フィルムとしても使用できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の撥水性防汚フィルムの層構成の一例を示す断面図である。本発明の撥水性防汚フィルム1は、撥水性と防汚性を有する表面シリカ層4を最表面に有し、その表面シリカ層4と基材2との間に密着シリカ層4を有するものである。以下、本発明を構成する各層について説明する。
【0015】
(1)基材
基材2は、表面シリカ層4によって撥水性と防汚性を付与する対象であり、撥水性と防汚性が要求される基材の用途に応じてその材質が選定される。基材の材質としては、高分子フィルム、金属フィルム、無機材料フィルム等、特に限定されない。
【0016】
高分子フィルムとしては、トリアセチルセルロースフィルム、ジアセチルセルロースフィルム、アセテートブチレートセルロースフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリアクリル系フィルム、ポリウレタン系フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネイトフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、トリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、アクリロニトリルフィルム、メタクリロニトリルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、エチレン−四フッ化エチレン共重合体フィルム等を挙げることができる。色彩等は用途に応じて選定でき、可視光域で透明なフィルムや無色なフィルムを任意に選択できる。なかでも、一軸または二軸延伸ポリエステルフィルムは、透明性と耐熱性に優れていることから、反射防止機能を兼ね備える撥水性防汚フィルムとして好適に用いられ、特にポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが好ましい。また、光学異方性のない点でトリアセチルセルロースも好適に用いられる。
【0017】
金属フィルムや無機材料フィルムとしては、アルミニウムフィルム、銅フィルム、ステンレス鋼フィルム等を挙げることができる。
【0018】
基材2は、ロール状に巻き上げられた長尺品が便利である。基材2の厚さは、得られる撥水性防汚フィルム1の用途によって異なるので一概には規定できないが、通常は6μm〜188μm程度が好ましい。
【0019】
なお、基材2には、上述したフィルムに他の層を積層させたものも含まれる。例えば、高分子フィルムの片面または両面に、アンカーコート層、ハードコート層、各種屈折率層、酸化チタン層等を必要に応じて設けた積層体の場合も、本発明においては基材2としている。これらの各種の層は、撥水性防汚フィルムの用途によって任意に選択されて積層されるので、後述する他の積層材料の説明中で詳述する。
【0020】
(2)密着シリカ層
密着シリカ層3は、基材2と表面シリカ層4との間でそれぞれの層に接するよう設けられ、撥水性と防汚性がある表面シリカ層4の剥離を防ぐよう作用する。
【0021】
この密着シリカ層3は、炭素含有量が20原子%未満の酸化珪素膜である。こうした炭素含有量を有する密着シリカ層3は、表面エネルギーが50mN/m〜70mN/mと大きいので、基材2との間の密着性が向上する。さらに、密着シリカ層3は、その上に接して設けられる表面シリカ層4と同じシリカ(酸化珪素)で形成されているので、表面シリカ層4との間で高い密着性を示す。炭素含有量が20原子%以上の場合は、密着シリカ層3の表面エネルギーが40mN/m未満になることがあり、基材2との間の密着性が低下することがある。密着シリカ層3の炭素含有量の下限は特に限定されないが、後述する成膜方法によって若干異なる。例えば、炭素を含有する化合物を成膜原料とする場合には炭素は不可避的に含有されるが、炭素を含有する化合物を成膜原料としない場合には炭素は含有されない。
【0022】
密着シリカ層3の厚さは、その作用を発揮するに足る厚さであればよく、通常、1〜100nm、好ましくは5〜30nmである。
【0023】
密着シリカ層3の形成方法は特に限定されるものではない。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法、熱CVD法、またはゾルゲル法等を用いることができる。これらの方法は、基材の種類、成膜原料の種類、成膜のし易さ、工程効率等を考慮して選択されるが、何れの方法も、その成膜原理に基づいて、密着シリカ層3と基材2の界面で両者を化学結合させることができるので、その両者間の密着を十分に高くすることができる。
【0024】
これらのうち、プラズマCVD法は、高分子樹脂に熱的ダメージが加わらない程度の低温(およそ−10〜150℃程度の範囲)でシリカ膜を形成できるので、高分子フィルムを基材2とする撥水性防汚フィルム1の密着シリカ層3の形成に好ましく適用される。また、プラズマCVD法は、一定圧力の原料ガスを放電させてプラズマ状態にし、そのプラズマ中で生成された活性粒子によって基材表面での化学反応を促進して形成する方法であり、原料ガスの種類・流量、成膜圧力、投入電力等によって得られる膜の組成を制御できるという利点がある。
【0025】
具体的には、プラズマCVD装置の反応室内に、所定の混合ガスを所定の流量で供給すると共に、電極に直流電力または低周波から高周波の範囲内での一定周波数を持つ電力を印加してプラズマを発生させ、そのプラズマ中で混合ガス中のガス成分が反応することによって、密着シリカ層3が基材2上に形成される。使用されるプラズマCVD装置のタイプは特に限定されず、種々のタイプのプラズマCVD装置を用いることができる。通常は、長尺の高分子樹脂フィルムを基材2として用い、それを搬送させながら連続的に密着シリカ層3を形成できる連続成膜可能な装置が好ましく用いられる。
【0026】
混合ガスとしては、(イ)ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン(TMDSO)、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリメチルシラン、テトラメトキシシラン(TMOS)、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、またはヘキサメチルジシラザン等の有機珪素化合物ガスと、酸素ガスとを混合したものや、(ロ)シラン系ガスと、酸素ガスまたは酸化物ガスとを混合したもの、例えば、SiH4 ガスに、N2 Oガス、NOガス、COガス、CO2 ガス、O2 ガス、Arガス等を混合させたガスを好ましく用いることができる。
【0027】
なお、上述のように成膜された密着シリカ層3中には、原料とした混合ガスの種類によって、ガス成分由来の炭素原子が含有されることがあるので、成膜条件等を制御して上記範囲の炭素含有量に調整する必要がある。例えば、混合ガスとして有機珪素化合物ガスと酸素ガスを用いた場合には、有機珪素化合物ガスと酸素ガスの流量比や有機珪素化合物ガスの単位流量当たりの投入電力の大きさ等を調節して上記の範囲内に制御することができる。具体的には、〔酸素ガス/有機珪素化合物ガス〕の流量比を3〜50程度の範囲で調整することによって、SiO2 ライクな膜にして炭素の混入を抑制したり、有機珪素化合物ガスの単位流量当たりの投入電力を大きくすることによって、Si−C結合の切断を容易にして層中への炭素の混入を抑制することができる。なお、流量比の上限は便宜上規定したものであり、50を超えても特に問題はない。また、混合ガスとしてシラン系のガスと、酸素ガスまたは酸化物ガスとを用いた場合には、上述の有機珪素化合物ガスと酸素ガスからなる混合ガスを用いた場合に比べて炭素の混入が少なくなるので、炭素含有量を上記範囲に制御し易い。
【0028】
こうして形成された密着シリカ層3は、Si−C結合が少ないので、SiO2 ライクな均質膜となる。炭素含有量の測定は、密着シリカ層を構成するSi、O、Cの各成分を定量的に測定できる装置によって行うことができる。代表的な測定装置としては、ESCA(Electron spectroscopy for chemical analysis)や、RBS(Rutherford back scattering)、オージェ電子分光法によって測定された結果によって評価される。
【0029】
(3)表面シリカ層
表面シリカ層4は、上記の密着シリカ層3上に設けられて本発明の撥水性防汚フィルムの最表面を構成する層であり、撥水性と防汚性を発現するものである。
【0030】
この表面シリカ層4は、炭素含有量が20〜40原子%の酸化珪素膜である。こうした炭素含有量を有する表面シリカ層4は、表面エネルギーが20mN/m〜40mN/mと小さく、しかも水との接触角も70°〜110°と大きいので、優れた撥水性と防汚性を発揮することができる。炭素含有量が20原子%未満の場合は、表面シリカ層4の表面エネルギーが50mN/mを超えたり、水との接触角が60°未満になることがあり、十分な撥水性と防汚性を示さないことがある。炭素含有量が40原子%を超えると、密度が小さくなって疎となることがあり、十分な撥水性と防汚性を示さない。
【0031】
一方、密着シリカ層3との関係では両者は何れもシリカで形成されているので、表面シリカ層4は、密着シリカ層3との間で高い密着性を示し、容易に剥がれることがない。
【0032】
表面シリカ層4の厚さは、撥水性と防汚性からなる作用を発揮するに足る厚さであればよく、通常、1〜1000nm、好ましくは2〜200nmである。
【0033】
表面シリカ層4の形成方法については、上述の密着シリカ層3の場合と同様に、特に限定されるものではなく、上述した各種の方法を用いることができる。これらの方法は、成膜原料の種類、成膜のし易さ、工程効率等を考慮して選択されるが、何れの方法も、その成膜原理に基づいて、表面シリカ層4と密着シリカ層3の界面で両者を化学結合させることができると共に、上記のように両者は同じシリカで形成されているので、その両者間の密着を十分に高くすることができる。本発明においては、表面シリカ層4を密着シリカ層3と同じ方法で成膜することが便利である。例えば、密着シリカ層3がプラズマCVD法で形成された場合には、密着シリカ層3の場合と同様の理由(低温成膜可能で、炭素含有量や表面エネルギーの調製が容易)により、表面シリカ層4もプラズマCVD法で形成することが好ましいが、異なる方法で形成することも可能である。
【0034】
成膜される表面シリカ層4は、20〜40原子%の炭素を含有する必要があるので、成膜方法および原料ガスの種類を選択し、且つ成膜条件等を制御して上記範囲の炭素含有量に調整する必要がある。
【0035】
例えば、炭素を持った有機珪素化合物ガスと酸素ガスとからなる混合ガスを用いてプラズマCVD法で成膜することが好ましく、特に、使用する有機珪素化合物ガスがメチル基を多く含有するものであること、具体的には、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)または1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン(TMDSO)が好ましい。このとき、有機珪素化合物ガスと酸素ガスの流量比や有機珪素化合物ガスの単位流量当たりの投入電力の大きさ等を調節して上記の範囲内に制御することができる。例えば、〔酸素ガス/有機珪素化合物ガス〕の流量比を0〜1の範囲に小さく調整した場合(有機珪素化合物ガス流量が相対的に大きい場合)や、有機珪素化合物ガスの単位流量当たりの投入電力を小さくした場合には、膜中にSi−C結合がそのまま残るので、炭素含有量を上記範囲のように多く含有させることができる。炭素含有量の測定は、上述したとおりである。
【0036】
なお、この表面シリカ層4が、1.40〜1.70、より好ましくは1.40〜1.50(波長λ:633nm)の屈折率であることが好ましい。こうした屈折率をも兼ね備える表面シリカ層4は、反射防止作用を有するので、得られた撥水性防汚フィルムに反射防止機能を付与することができる。屈折率を1.40〜1.70、より好ましくは1.40〜1.50にするには、例えば、プラズマCVD法で有機珪素化合物ガスと酸素ガスを混合ガスとして用いた場合、それらのガスの流量比や、有機珪素化合物ガスの単位流量当たりの投入電力の大きさ等を調節することによって上記範囲の屈折率に制御することができる。具体的には、〔酸素ガス/有機珪素化合物ガス〕の流量比をさらに0.2〜0.5程度の範囲に限定して調整したり、有機珪素化合物ガスの単位流量当たりの投入電力を小さくして制御することができる。こうした屈折率は、光学分光器によって測定された透過率と反射率とを測定し、光学干渉法を用いて633nmでの屈折率で評価したものである。
【0037】
(4)撥水性防汚フィルム
以上のように構成された本発明の撥水性防汚フィルムは、最表面に撥水性と防汚性に優れた表面シリカ層4を有し、しかもその表面シリカ層4は、密着シリカ層3を介して基材2に強固に密着されている。従って、容易に表面シリカ層4が剥離することがなく、優れた撥水性と防汚性を発揮し続けるフィルムとすることできる。
【0038】
また、上述のように、表面シリカ層4の屈折率をさらに調製し、反射防止作用を有するように形成することによって、反射防止機能を有する撥水性防汚フィルムとすることができる。こうして作製された撥水性防汚フィルムは、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、CRTディスプレイ、ワープロ表示画面、テレビ用ブラウンカン等の各種のディスプレイ、計測器等の表示体、バックミラー、ゴーグル、窓ガラス等々に好ましく使用できる。特に、タッチパネルやペン入力機能を有するディスプレー等のような過酷な条件で使用される場合に、優れた撥水性と防汚性、さらに反射防止機能を発揮し続けることできる。
【0039】
(5)他の積層材料
本発明の撥水性防汚フィルムには、その用途に応じた他の積層材料、例えばアンカーコート層やバックコート層、さらに反射防止機能を付与する場合には高屈折率層、中屈折率層、酸化チタン層をさらに設けることができる。こうした場合、本発明における「基材」は、基材フィルムと上記の各層とを包含したものとして定義される。
【0040】
アンカーコート層は、使用する基材2の素材自体の性質やその加工履歴に由来した表面形態(例えば表面粗さ)等に応じ、密着シリカ層3との密着を補助する目的で設けることができる。アンカーコート層は、基材フィルムの製造中や製造後に形成される。アンカーコート層を設けるためのアンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、およびアルキルチタネート等を、単独または二種以上併せて使用することができる。アンカーコート剤には、従来公知の添加剤を加えることもできる。
【0041】
また、本発明においては、基材2の表面に、コロナ放電処理、真空中または大気中でのプラズマ処理、火炎処理、グロー放電処理、粗面化処理、薬品処理等の処理を行って、密着シリカ層3との密着を補助し、その密着性を向上させることもできる。
【0042】
ハードコート層は、本発明の撥水性防汚フィルムに強度を持たせるために形成される層であり、必要に応じて設けることがでできる。例えば、UV硬化型アクリル系のハードコート層や熱硬化型シリコーン系のハードコート層を、通常のコーティング方法で形成できる。
【0043】
高屈折率層、中屈折率層、酸化チタン層は、反射防止機能を付与する場合に基材2の一部として任意の積層構成で設けることが好ましい。例えば、透明高分子フィルム/中屈折率層/高屈折率層または酸化チタン層を順次積層させてなる基材2を作製し、その高屈折率層または酸化チタン層の上に、密着シリカ層3と所定の屈折率に調整した表面シリカ層4とを設け、反射防止機能を有する撥水性防汚フィルムとすることも可能である。ここで、高屈折率層として酸化チタン層を好適に用いることができ、その屈折率は、2.0以上2.9以下(波長λ=550nm)であることが好ましい。また、中屈折率層の屈折率は、1.5〜2.0の範囲内となる物質、例えばAl23、SiN、SiON、ZrO2、SiO2、ZnO2の微粒子を有機ケイ素化合物等に分散したもの、で形成された層であれば特に限定されるものではない。
【0044】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
【0045】
(実施例1)
基材2として、厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(ユニチカ製)を用いた。この基材2の一方の面に、プラズマCVD法によって酸化珪素からなる密着シリカ層3と表面シリカ層4を形成した。
【0046】
プラズマCVD装置を図2に示す。このプラズマCVD装置50は、容量結合型のプラズマCVD連続成膜装置である。先ず、ウエッブ状のPETフィルム51は、巻き出し部52より巻きだされて、真空容器53中の反応室(a,b,c)に導入され、その反応室内の成層用ドラム54上で所定の層が形成され、基材巻き取り部56により巻き取られる。このプラズマCVD装置50は、複数(3つ)の反応室を有しており、各反応室(a,b,c)は隔離壁55で隔離されている。各反応室には、夫々電極版a1、b1、c1と原料ガス導入口a2、b2、c2が設置されている。各反応室(a,b,c)は、成層用ドラム54の外周に沿って設置され、基材フィルムが成層用ドラム54と同期しながら反応室内に導入され、連続的に密着シリカ層3と表面シリカ層4とが成膜される。このとき、各反応室へ導入する原料ガスを任意に変化させることができるので、各反応室内で各層を形成することができる。なお、本実施例においては、反応室aで密着シリカ層3を、反応室bで表面シリカ層4を形成し、反応室cは使用しなかった。
【0047】
密着シリカ層3の成膜条件としては、原料ガスにはヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)ガス(東レ・ダウ・コーニング・シリコーン株式会社、SH200、0.65CSt)150sccmと酸素ガス(太陽東洋酸素株式会社、純度99.9999%以上)1slmを用い、投入電力2kW、成膜圧力66.65Pa(0.5Torr)で、成膜時間を調整して膜厚が50nmとなるまで成膜した。なお、sccmは、standard cubic cm per minuteの略であり、slmは、standard litter per minuteの略である。表面シリカ層4の成膜条件としては、原料ガスには上記と同じHMDSOガス150sccmと酸素ガス150sccmを用い、投入電力0.5kW、成膜圧力66.65Pa(0.5Torr)で、成膜時間を調整して膜厚が50nmとなるまで成膜した。こうして密着シリカ層3と表面シリカ層4との厚さの合計が100μmとなる実施例1の試験試料を得た。
【0048】
(比較例1)
実施例1と同じ装置・条件で、反応室bのみを使用して、厚さ100nmの表面シリカ層4のみを形成し、比較例1の試験試料とした。
【0049】
(比較例2)
実施例1と同じ装置・条件で、反応室aのみを使用して、厚さ100nmの密着シリカ層3のみを形成し、比較例2の試験試料とした。
【0050】
(特性評価)
各シリカ層の膜厚は、エリプソメーター(型番:UVISELTM、メーカー:JOBIN YVON)を用いて測定した。各シリカ層の組成分析は、XPS(光電子分光装置、型番:ESCALAB、メーカー:VG Scientific)によって測定し、珪素、酸素、炭素の各含有量を測定した。なお、XPS測定に先立って、表面汚染層を除去するため、アルゴンイオンで約1nmをエッチングした。
【0051】
密着性はラミネート強度測定によって評価した。ラミネート強度測定は、先ず、実施例1と比較例1、2の各試験試料の最表面上に、2液硬化型ポリウレタン系樹脂の7%溶液からなる接着剤を約1μm塗布し、その上に厚さ25μmのPET製のラミネートフィルムの一部を貼り付けた後、その接着剤を硬化させた。その後、各試験試料を100mm×15mmの大きさで切り取り、上記のラミネートフィルム側が上になるようにして、切り取った各試験試料を水平な固定台上に強固に貼り付けた。次いで、ラミネートフィルムの貼り付けられていない側の端部を、垂直方向且つ試験試料の長手方向(100mm方向)に50mm/分の速度で引き剥がした。測定された強度を、引き裂かれた界面におけるラミネート強度として密着性を評価した。
【0052】
撥水性と防汚性の評価は、水の接触角測定と表面エネルギー測定とにより行った。水の接触角は、FACE接触角計CA−D型(協和界面科学製)で測定した。表面エネルギーは、エチレングリコール、n−ヘキサデカン、ヨウ化メチレンの接触角を上記の接触角計で測定し、その値と拡張Fowkesの理論より、表面エネルギーを算出した。得られた結果を表1に示す。
【0053】
【表1】

Figure 0004014357
【0054】
この結果より明らかなように、実施例1の試験試料は、撥水性、防汚性、密着性の何れにおいても優れていた。しかし、比較例1の試験試料は、撥水性と防汚性に優れるものの密着性に劣り、比較例2の試験試料は、密着性に優れるものの撥水性と防汚性に劣っていた。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の撥水性防汚フィルムによれば、密着シリカ層と表面シリカ層との関係では、両者は何れもシリカで形成されているので、両者は高い密着性を示している。また、密着シリカ層と基材との関係では、炭素含有量が20原子%未満で形成された密着シリカ層は、表面エネルギーが大きくなっているので、基材との間で高い密着性を示す。本発明の撥水性防汚フィルムは、こうした密着シリカ層を設けたので、撥水性と防汚性がある表面シリカ層の剥離を防ぎ、優れた撥水性と防汚性を発揮し続けるフィルムとすることができる。
【0056】
また、本発明の撥水性防汚フィルムによれば、炭素含有量が20〜40原子%の表面シリカ層は、表面エネルギーが小さく、撥水性と防汚性に優れている。さらに、上記のプラズマCVD法で成膜すれば、炭素含有量を制御して表面エネルギーを調整し易く、撥水性と防汚性を安定して発揮できる表面シリカ層を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の撥水性防汚フィルムの層構成の一例を示す断面図である。
【図2】プラズマCVD装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 撥水性防汚フィルム
2 基材
3 密着シリカ層
4 表面シリカ層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water-repellent antifouling film having a water-repellent and antifouling silica layer on the outermost surface, and more specifically, a water-repellent antifouling film in which the adhesion of the silica layer is improved and peeling does not occur About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as the water-repellent antifouling film, a film having water repellency and antifouling property by wet coating (wet film formation) with a fluorine compound layer on the outermost surface thereof has been used. However, the fluorine compound-containing solution used for coating has a problem that it is expensive and may adversely affect the environment.
[0003]
In order to solve these problems, it has been studied that a silica layer having a small surface energy has excellent water repellency and antifouling properties, and such a silica layer is regarded as a promising alternative to the above-mentioned fluorine compound layer. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described silica layer having water repellency and antifouling property has a problem that the adhesive force between the silica layer and the base material becomes small due to the small surface energy.
[0005]
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a water-repellent antifouling film that does not cause peeling by improving the adhesion of a silica layer having water repellency and antifouling properties.
[0006]
[Means for solving the problems]
The water-repellent antifouling film of the present invention has a surface silica layer having water repellency and antifouling properties on the outermost surface, and an adhesive silica having a carbon content of less than 20 atomic% between the surface silica layer and the substrate. It is characterized by having a layer.
[0007]
According to this invention, it has the contact | adherence silica layer whose carbon content is less than 20 atomic% between the surface silica layer and the base material. At this time, in the relationship between the close-contact silica layer and the surface silica layer, since both are formed of silica, both show high adhesiveness. On the other hand, in the relationship between the adhesion silica layer and the substrate, the adhesion silica layer formed with a carbon content of less than 20 atomic% has high surface energy, and thus exhibits high adhesion with the substrate. . Accordingly, since the water-repellent antifouling film of the present invention is provided with such a close-contact silica layer, the surface silica layer having water repellency and antifouling property is prevented from being peeled off and continues to exhibit excellent water repellency and antifouling properties. It can be.
[0008]
The water-repellent antifouling film is characterized in that the surface silica layer and the adhesion silica layer are formed by a plasma CVD method.
[0009]
According to the present invention, the film formation by the plasma CVD method can chemically bond both at the interface between the adhesion silica layer and the substrate and at the interface between the surface silica layer and the adhesion silica layer. Therefore, the adhesion of each layer at each interface can be made sufficiently high. Furthermore, since the plasma CVD method can form a film with a gas containing carbon and easily control the film forming conditions, the carbon content and surface energy of each layer can be adjusted to a desired range. In addition, since a close-contact silica layer can be formed on a substrate at a low temperature that does not cause thermal damage to the polymer resin, and further a surface silica layer can be formed thereon, it is preferable when a polymer film is used as the substrate. Applicable.
[0010]
In the water-repellent antifouling film, the surface silica layer preferably has a carbon content of 20 to 40 atomic%.
[0011]
According to this invention, the surface silica layer having a carbon content of 20 to 40 atomic% has a small surface energy and is excellent in water repellency and antifouling properties. Furthermore, if the film is formed by the above plasma CVD method, it is easy to adjust the surface energy by controlling the carbon content, and a surface silica layer that can stably exhibit water repellency and antifouling property can be easily formed. .
[0012]
In the water-repellent antifouling film, the surface silica layer preferably has a refractive index of 1.40 to 1.70 (wavelength λ: 633 nm).
[0013]
According to the present invention, in addition to the above water repellency and antifouling property, the surface silica layer has a refractive index of 1.40 to 1.70, more preferably 1.40 to 1.50, thereby providing water repellency. It can also be used as an antireflection film with antifouling properties.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the layer structure of the water-repellent antifouling film of the present invention. The water-repellent antifouling film 1 of the present invention has a surface silica layer 4 having water repellency and antifouling properties on the outermost surface, and an adhesive silica layer 4 between the surface silica layer 4 and the substrate 2. It is. Hereinafter, each layer constituting the present invention will be described.
[0015]
(1) Base material
The base material 2 is a target to impart water repellency and antifouling properties by the surface silica layer 4, and the material is selected according to the use of the base material that requires water repellency and antifouling properties. The material of the substrate is not particularly limited, such as a polymer film, a metal film, an inorganic material film, and the like.
[0016]
Polymer films include triacetyl cellulose film, diacetyl cellulose film, acetate butyrate cellulose film, polyether sulfone film, polyacrylic film, polyurethane film, polyester film, polycarbonate film, polysulfone film, polyether film, trimethyl Examples include pentene film, polyether ketone film, acrylonitrile film, methacrylonitrile film, polypropylene film, polyamide film, polyimide film, polyethylene film, polyethylene naphthalate film, cyclic polyolefin film, and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer film. be able to. The color or the like can be selected according to the application, and a transparent film or a colorless film in the visible light range can be arbitrarily selected. Among these, the uniaxial or biaxially stretched polyester film is excellent in transparency and heat resistance, and thus is suitably used as a water-repellent antifouling film having an antireflection function, and a polyethylene terephthalate (PET) film is particularly preferable. Triacetylcellulose is also preferably used in that it has no optical anisotropy.
[0017]
Examples of the metal film and the inorganic material film include an aluminum film, a copper film, and a stainless steel film.
[0018]
The base material 2 is conveniently a long product wound up in a roll shape. The thickness of the base material 2 varies depending on the use of the resulting water-repellent antifouling film 1 and therefore cannot be defined unconditionally, but is usually preferably about 6 μm to 188 μm.
[0019]
In addition, the base material 2 includes those obtained by laminating other layers on the above-described film. For example, even in the case of a laminate in which an anchor coat layer, a hard coat layer, various refractive index layers, a titanium oxide layer and the like are provided on one side or both sides of a polymer film as necessary, the substrate 2 is used in the present invention. . Since these various layers are arbitrarily selected and laminated according to the use of the water-repellent antifouling film, they will be described in detail in the explanation of other laminated materials described later.
[0020]
(2) Adhering silica layer
The close-contact silica layer 3 is provided so as to be in contact with each layer between the base material 2 and the surface silica layer 4 and acts to prevent the surface silica layer 4 having water repellency and antifouling properties from being peeled off.
[0021]
This adhesion silica layer 3 is a silicon oxide film having a carbon content of less than 20 atomic%. Since the adhesion silica layer 3 having such a carbon content has a large surface energy of 50 mN / m to 70 mN / m, the adhesion with the substrate 2 is improved. Furthermore, since the contact silica layer 3 is formed of the same silica (silicon oxide) as the surface silica layer 4 provided in contact therewith, it exhibits high adhesion with the surface silica layer 4. When the carbon content is 20 atomic% or more, the surface energy of the adhesion silica layer 3 may be less than 40 mN / m, and the adhesion with the substrate 2 may be reduced. The lower limit of the carbon content of the adhesion silica layer 3 is not particularly limited, but is slightly different depending on the film forming method described later. For example, when a compound containing carbon is used as a film forming raw material, carbon is inevitably contained. However, when a compound containing carbon is not used as a film forming raw material, carbon is not contained.
[0022]
The thickness of the adhesion silica layer 3 should just be sufficient to exhibit the effect | action, and is 1-100 nm normally, Preferably it is 5-30 nm.
[0023]
The formation method of the contact | adherence silica layer 3 is not specifically limited. For example, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a plasma CVD method, a thermal CVD method, a sol-gel method, or the like can be used. These methods are selected in consideration of the type of base material, the type of film forming raw material, the ease of film forming, the process efficiency, etc., and any method is based on the film forming principle. Since both can be chemically bonded at the interface between the layer 3 and the substrate 2, the adhesion between them can be made sufficiently high.
[0024]
Among these, the plasma CVD method can form a silica film at a low temperature (a range of about −10 to 150 ° C.) that does not cause thermal damage to the polymer resin. It is preferably applied to the formation of the adhesion silica layer 3 of the water repellent antifouling film 1. The plasma CVD method is a method in which a raw material gas at a constant pressure is discharged into a plasma state, and a chemical reaction on the surface of the substrate is promoted by active particles generated in the plasma. There is an advantage that the composition of the film obtained can be controlled by the type / flow rate, film forming pressure, input power, and the like.
[0025]
Specifically, plasma is supplied by supplying a predetermined mixed gas at a predetermined flow rate into a reaction chamber of a plasma CVD apparatus, and applying DC power or power having a constant frequency within a range from low frequency to high frequency to an electrode. Is generated, and the gas component in the mixed gas reacts in the plasma, whereby the adhesion silica layer 3 is formed on the substrate 2. The type of the plasma CVD apparatus used is not particularly limited, and various types of plasma CVD apparatuses can be used. Usually, an apparatus capable of continuous film formation is preferably used, which can use a long polymer resin film as the base material 2 and can continuously form the adhesion silica layer 3 while transporting it.
[0026]
Examples of the mixed gas include (a) hexamethyldisiloxane (HMDSO), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (TMDSO), vinyltrimethoxysilane, vinyltrimethylsilane, tetramethoxysilane (TMOS), methyltrimethyl. A mixture of an organic silicon compound gas such as methoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, or hexamethyldisilazane and oxygen gas, or (b) a silane-based gas and oxygen gas or oxide gas Such as SiH Four N for gas 2 O gas, NO gas, CO gas, CO 2 Gas, O 2 A gas mixed with gas, Ar gas or the like can be preferably used.
[0027]
In addition, the adhesion silica layer 3 formed as described above may contain carbon atoms derived from gas components depending on the type of mixed gas used as a raw material. It is necessary to adjust the carbon content within the above range. For example, when an organosilicon compound gas and an oxygen gas are used as a mixed gas, the flow rate ratio between the organosilicon compound gas and the oxygen gas, the magnitude of the input power per unit flow rate of the organosilicon compound gas, etc. are adjusted to Can be controlled within the range. Specifically, by adjusting the flow rate ratio of [oxygen gas / organosilicon compound gas] in the range of about 3 to 50, SiO 2 2 By making a like film to suppress the mixing of carbon, or increasing the input power per unit flow rate of the organosilicon compound gas, the Si-C bond can be easily broken to suppress the mixing of carbon into the layer. be able to. The upper limit of the flow rate ratio is defined for convenience, and there is no particular problem even if it exceeds 50. In addition, when a silane-based gas and an oxygen gas or an oxide gas are used as a mixed gas, carbon is less mixed than when a mixed gas composed of the above-described organosilicon compound gas and oxygen gas is used. Therefore, it is easy to control the carbon content within the above range.
[0028]
The adhesive silica layer 3 thus formed has few Si—C bonds, so that SiO 2 2 Like a homogeneous membrane. The carbon content can be measured by an apparatus capable of quantitatively measuring each component of Si, O, and C constituting the adhesion silica layer. As a typical measuring apparatus, evaluation is performed based on results measured by ESCA (Electron spectroscopy for chemical analysis), RBS (Rutherford back scattering), and Auger electron spectroscopy.
[0029]
(3) Surface silica layer
The surface silica layer 4 is a layer that is provided on the adhesion silica layer 3 and constitutes the outermost surface of the water-repellent antifouling film of the present invention, and exhibits water repellency and antifouling properties.
[0030]
The surface silica layer 4 is a silicon oxide film having a carbon content of 20 to 40 atomic%. Since the surface silica layer 4 having such a carbon content has a small surface energy of 20 mN / m to 40 mN / m and a large contact angle with water of 70 ° to 110 °, it has excellent water repellency and antifouling properties. It can be demonstrated. When the carbon content is less than 20 atomic%, the surface energy of the surface silica layer 4 may exceed 50 mN / m, or the contact angle with water may be less than 60 °, so that sufficient water repellency and antifouling properties are obtained. May not be indicated. If the carbon content exceeds 40 atomic%, the density may become small and sparse, and sufficient water repellency and antifouling properties may not be exhibited.
[0031]
On the other hand, since both of them are formed of silica in relation to the close-contact silica layer 3, the surface silica layer 4 exhibits high adhesiveness with the close-contact silica layer 3 and is not easily peeled off.
[0032]
The thickness of the surface silica layer 4 may be a thickness sufficient to exhibit the action of water repellency and antifouling properties, and is usually 1 to 1000 nm, preferably 2 to 200 nm.
[0033]
About the formation method of the surface silica layer 4, similarly to the case of the above-mentioned adhesion silica layer 3, it is not specifically limited, The various methods mentioned above can be used. These methods are selected in consideration of the type of film forming raw material, easiness of film forming, process efficiency, etc., and any method is based on the surface forming principle and the surface silica layer 4 and the contact silica. Both can be chemically bonded at the interface of the layer 3, and both are formed of the same silica as described above, so that the adhesion between them can be made sufficiently high. In the present invention, it is convenient to form the surface silica layer 4 by the same method as the adhesion silica layer 3. For example, when the contact silica layer 3 is formed by the plasma CVD method, the surface silica is used for the same reason as the case of the contact silica layer 3 (low temperature film formation is possible and carbon content and surface energy can be easily adjusted). The layer 4 is also preferably formed by a plasma CVD method, but can also be formed by a different method.
[0034]
Since the surface silica layer 4 to be formed needs to contain 20 to 40 atomic% of carbon, the film forming method and the type of source gas are selected, and the film forming conditions are controlled to control the carbon within the above range. It is necessary to adjust the content.
[0035]
For example, it is preferable to form a film by a plasma CVD method using a mixed gas composed of an organic silicon compound gas having carbon and oxygen gas, and particularly, the organic silicon compound gas to be used contains a lot of methyl groups. Specifically, hexamethyldisiloxane (HMDSO) or 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (TMDSO) is preferable. At this time, the flow rate ratio between the organosilicon compound gas and the oxygen gas, the magnitude of the input power per unit flow rate of the organosilicon compound gas, and the like can be adjusted and controlled within the above range. For example, when the flow rate ratio of [oxygen gas / organosilicon compound gas] is adjusted to be small within the range of 0 to 1 (when the organosilicon compound gas flow rate is relatively large), or when the organosilicon compound gas is charged per unit flow rate When the power is reduced, Si—C bonds remain in the film as they are, so that the carbon content can be increased as in the above range. The measurement of the carbon content is as described above.
[0036]
The surface silica layer 4 preferably has a refractive index of 1.40 to 1.70, more preferably 1.40 to 1.50 (wavelength λ: 633 nm). Since the surface silica layer 4 having such a refractive index also has an antireflection effect, the antireflection function can be imparted to the obtained water-repellent antifouling film. In order to set the refractive index to 1.40 to 1.70, more preferably 1.40 to 1.50, for example, when an organic silicon compound gas and an oxygen gas are used as a mixed gas by a plasma CVD method, those gases are used. The refractive index in the above range can be controlled by adjusting the flow rate ratio, the magnitude of the input power per unit flow rate of the organosilicon compound gas, and the like. Specifically, the flow rate ratio of [oxygen gas / organosilicon compound gas] is further limited to a range of about 0.2 to 0.5, or the input power per unit flow rate of the organosilicon compound gas is reduced. Can be controlled. Such a refractive index is obtained by measuring the transmittance and reflectance measured by an optical spectrometer and evaluating the refractive index at 633 nm using an optical interferometry.
[0037]
(4) Water-repellent antifouling film
The water-repellent antifouling film of the present invention constituted as described above has a surface silica layer 4 excellent in water repellency and antifouling property on the outermost surface, and the surface silica layer 4 has an adhesion silica layer 3. And firmly adhered to the base material 2. Therefore, the surface silica layer 4 does not easily peel off, and a film that continues to exhibit excellent water repellency and antifouling properties can be obtained.
[0038]
Further, as described above, by further adjusting the refractive index of the surface silica layer 4 and forming it so as to have an antireflection effect, a water-repellent antifouling film having an antireflection function can be obtained. The water-repellent antifouling film thus produced can be used for various displays such as liquid crystal displays, plasma displays, CRT displays, word processor display screens, TV brown cans, display bodies such as measuring instruments, rearview mirrors, goggles, window glass, etc. It can be preferably used. In particular, when used under harsh conditions such as a touch panel and a display having a pen input function, it is possible to continue to exhibit excellent water repellency and antifouling properties and further antireflection functions.
[0039]
(5) Other laminated materials
In the water-repellent antifouling film of the present invention, other laminated materials according to its use, for example, an anchor coat layer and a back coat layer, and a high refractive index layer, a medium refractive index layer when providing an antireflection function, A titanium oxide layer can be further provided. In such a case, the “substrate” in the present invention is defined as including the substrate film and each of the above layers.
[0040]
The anchor coat layer can be provided for the purpose of assisting the close contact with the close contact silica layer 3 according to the nature of the material itself of the base material 2 to be used and the surface form (for example, the surface roughness) derived from the processing history. . The anchor coat layer is formed during or after the production of the base film. As an anchor coating agent for providing an anchor coat layer, polyester resin, isocyanate resin, urethane resin, acrylic resin, ethylene vinyl alcohol resin, vinyl modified resin, epoxy resin, modified styrene resin, modified silicon resin, alkyl titanate, etc. These can be used alone or in combination of two or more. A conventionally well-known additive can also be added to an anchor coating agent.
[0041]
Further, in the present invention, the surface of the substrate 2 is subjected to treatment such as corona discharge treatment, plasma treatment in vacuum or air, flame treatment, glow discharge treatment, roughening treatment, chemical treatment, etc. Adhesion with the silica layer 3 can be assisted and its adhesion can be improved.
[0042]
The hard coat layer is a layer formed to give strength to the water-repellent antifouling film of the present invention, and can be provided as necessary. For example, a UV curable acrylic hard coat layer or a thermosetting silicone hard coat layer can be formed by a normal coating method.
[0043]
The high refractive index layer, medium refractive index layer, and titanium oxide layer are preferably provided in an arbitrary laminated configuration as a part of the substrate 2 when providing an antireflection function. For example, a base material 2 is prepared by sequentially laminating a transparent polymer film / medium refractive index layer / high refractive index layer or titanium oxide layer, and an adhesive silica layer 3 is formed on the high refractive index layer or titanium oxide layer. It is also possible to provide a water-repellent antifouling film having an antireflection function by providing a surface silica layer 4 adjusted to a predetermined refractive index. Here, a titanium oxide layer can be suitably used as the high refractive index layer, and the refractive index is preferably 2.0 or more and 2.9 or less (wavelength λ = 550 nm). Moreover, the refractive index of the medium refractive index layer is a substance that falls within the range of 1.5 to 2.0, for example, Al. 2 O Three , SiN, SiON, ZrO 2 , SiO 2 ZnO 2 There is no particular limitation as long as it is a layer formed by dispersing the fine particles in an organic silicon compound or the like.
[0044]
【Example】
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples and comparative examples.
[0045]
Example 1
As the substrate 2, a polyethylene terephthalate (PET) film (manufactured by Unitika) having a thickness of 100 μm was used. An adhesive silica layer 3 and a surface silica layer 4 made of silicon oxide were formed on one surface of the substrate 2 by a plasma CVD method.
[0046]
A plasma CVD apparatus is shown in FIG. The plasma CVD apparatus 50 is a capacitively coupled plasma CVD continuous film forming apparatus. First, a web-like PET film 51 is unwound from an unwinding section 52 and introduced into a reaction chamber (a, b, c) in a vacuum vessel 53, and a predetermined drum is formed on a stratification drum 54 in the reaction chamber. A layer is formed and wound up by the substrate winding unit 56. This plasma CVD apparatus 50 has a plurality of (three) reaction chambers, and each reaction chamber (a, b, c) is isolated by an isolation wall 55. In each reaction chamber, electrode plates a1, b1, and c1 and source gas inlets a2, b2, and c2 are installed, respectively. Each reaction chamber (a, b, c) is installed along the outer periphery of the stratification drum 54, and the base film is introduced into the reaction chamber in synchronization with the stratification drum 54. A surface silica layer 4 is formed. At this time, since the source gas introduced into each reaction chamber can be arbitrarily changed, each layer can be formed in each reaction chamber. In this example, the contact silica layer 3 was formed in the reaction chamber a, the surface silica layer 4 was formed in the reaction chamber b, and the reaction chamber c was not used.
[0047]
The film formation conditions for the adhesion silica layer 3 include hexamethyldisiloxane (HMDSO) gas (Toray Dow Corning Silicone Co., SH200, 0.65 CSt) 150 sccm and oxygen gas (Taiyo Toyo Oxygen Co., Ltd.). The film was formed until the film thickness reached 50 nm by adjusting the film formation time with an input power of 2 kW and a film formation pressure of 66.65 Pa (0.5 Torr). Note that sccm is an abbreviation for standard cubic cm per minute, and slm is an abbreviation for standard litter per minute. The film formation conditions for the surface silica layer 4 are the same HMDSO gas 150 sccm and oxygen gas 150 sccm as described above as the source gas, an input power of 0.5 kW, a film formation pressure of 66.65 Pa (0.5 Torr), and a film formation time. Were adjusted until the film thickness reached 50 nm. Thus, a test sample of Example 1 was obtained in which the total thickness of the adhesion silica layer 3 and the surface silica layer 4 was 100 μm.
[0048]
(Comparative Example 1)
Using only the reaction chamber b under the same apparatus and conditions as in Example 1, only the surface silica layer 4 having a thickness of 100 nm was formed and used as a test sample of Comparative Example 1.
[0049]
(Comparative Example 2)
Using the same apparatus and conditions as in Example 1, only the reaction chamber a was used, and only the adhesion silica layer 3 having a thickness of 100 nm was formed, and used as a test sample of Comparative Example 2.
[0050]
(Characteristic evaluation)
The film thickness of each silica layer was measured using an ellipsometer (model number: UVISELTM, manufacturer: JOBIN YVON). The composition analysis of each silica layer was measured by XPS (photoelectron spectrometer, model number: ESCALAB, manufacturer: VG Scientific), and each content of silicon, oxygen, and carbon was measured. Prior to XPS measurement, about 1 nm was etched with argon ions to remove the surface contamination layer.
[0051]
Adhesion was evaluated by measuring laminate strength. In the measurement of the laminate strength, first, about 1 μm of an adhesive made of a 7% solution of a two-component curable polyurethane resin was applied on the outermost surface of each test sample of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, and then on that. After a part of a 25 μm thick PET laminate film was attached, the adhesive was cured. Thereafter, each test sample was cut to a size of 100 mm × 15 mm, and the cut test sample was firmly attached on a horizontal fixing base so that the above-mentioned laminate film side was on the top. Next, the end on the side where the laminate film was not attached was peeled off at a speed of 50 mm / min in the vertical direction and in the longitudinal direction (100 mm direction) of the test sample. Adhesiveness was evaluated using the measured strength as the laminate strength at the torn interface.
[0052]
The water repellency and antifouling properties were evaluated by measuring the contact angle of water and measuring the surface energy. The contact angle of water was measured with a FACE contact angle meter CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science). For the surface energy, the contact angle of ethylene glycol, n-hexadecane and methylene iodide was measured with the above contact angle meter, and the surface energy was calculated from the value and the extended Fowkes theory. The obtained results are shown in Table 1.
[0053]
[Table 1]
Figure 0004014357
[0054]
As is clear from this result, the test sample of Example 1 was excellent in any of water repellency, antifouling property, and adhesion. However, although the test sample of Comparative Example 1 was excellent in water repellency and antifouling property, it was inferior in adhesion, while the test sample in Comparative Example 2 was excellent in adhesion but poor in water repellency and antifouling property.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the water-repellent antifouling film of the present invention, since both are formed of silica in the relationship between the contact silica layer and the surface silica layer, both exhibit high adhesion. Yes. In addition, in the relationship between the adhesion silica layer and the substrate, the adhesion silica layer formed with a carbon content of less than 20 atomic% has high surface energy, and thus exhibits high adhesion with the substrate. . Since the water-repellent antifouling film of the present invention is provided with such a close-contact silica layer, the surface silica layer having water repellency and antifouling properties is prevented from peeling off, and the film continues to exhibit excellent water repellency and antifouling properties. be able to.
[0056]
Moreover, according to the water-repellent antifouling film of the present invention, the surface silica layer having a carbon content of 20 to 40 atomic% has a small surface energy and is excellent in water repellency and antifouling properties. Furthermore, if the film is formed by the above plasma CVD method, it is easy to adjust the surface energy by controlling the carbon content, and a surface silica layer that can stably exhibit water repellency and antifouling property can be easily formed. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a layer structure of a water-repellent antifouling film of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a plasma CVD apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Water repellent antifouling film
2 Base material
3 Adhering silica layer
4 Surface silica layer

Claims (2)

撥水性と防汚性がある表面シリカ層を最表面に有し、当該表面シリカ層と基材との間には密着シリカ層を有し、
前記表面シリカ層は、珪素、酸素、および炭素の各元素から構成されており、炭素含有量が20〜40原子%であり、表面エネルギーが20〜40mN/mであり、水との接触角が70〜110°であり、
一方で、前記密着シリカ層は、珪素、酸素、および炭素の各元素から構成されており、炭素含有量が20原子%未満であり、表面エネルギーが50〜70mN/mであり、
かつ、前記表面シリカ層および前記密着シリカ層が、成膜圧力0.5TorrのプラズマCVD法で形成されていることを特徴とする撥水性防汚フィルム。
It has a surface silica layer with water repellency and antifouling properties on the outermost surface, and has an adhesion silica layer between the surface silica layer and the substrate,
The surface silica layer is composed of silicon, oxygen, and carbon elements, has a carbon content of 20 to 40 atomic%, a surface energy of 20 to 40 mN / m, and a contact angle with water. 70-110 °,
On the other hand, the said adhesion silica layer is comprised from each element of silicon, oxygen, and carbon, carbon content is less than 20 atomic%, surface energy is 50-70 mN / m,
The water-repellent antifouling film is characterized in that the surface silica layer and the adhesion silica layer are formed by a plasma CVD method with a film forming pressure of 0.5 Torr.
前記表面シリカ層の屈折率が1.40〜1.70(波長λ:633nm)であることを特徴とする請求項1に記載の撥水性防汚フィルム。  2. The water-repellent antifouling film according to claim 1, wherein the surface silica layer has a refractive index of 1.40 to 1.70 (wavelength λ: 633 nm).
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