JP5688246B2 - Transparent body and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、基材上にハードコート構造を備えた透明体に関し、特に、紫外線遮蔽機能をもつハードコート構造を備えた透明体に関する。 The present invention relates to a transparent body having a hard coat structure on a substrate, and particularly to a transparent body having a hard coat structure having an ultraviolet shielding function.
従来、レンズ等の透明部材は、表面の傷や割れを防止するためにハードコート層が設けられる。ハードコート層としては、一般的に酸化珪素(SiOx)薄膜が用いられる。 Conventionally, a transparent member such as a lens is provided with a hard coat layer in order to prevent scratches and cracks on the surface. As the hard coat layer, a silicon oxide (SiOx) thin film is generally used.
また、透明部材の基材がポリカーボネート(以下PCと記す)からなる場合、PCが波長250〜360nmの紫外線によって黄変する性質があるため、ハードコート層とは別に、紫外線を遮蔽する層を設け、黄変を防止する必要がある。紫外線を遮蔽する層としては、酸化亜鉛(ZnO)等の金属酸化物薄膜からなる紫外線吸収層が用いられる。ZnOは、約3.3eVのバンドギャップを持つ半導体で380nm付近以下の紫外線を吸収し、数千オングストロームの膜厚でPCの黄変を防止できる。他にITO(酸化インジウム・スズ)膜やTiO2膜等を用いることができる。ZnO膜はイオンプレーティングやスパッタ等の真空蒸着又は塗布によって成膜する。 In addition, when the base material of the transparent member is made of polycarbonate (hereinafter referred to as PC), since the PC has a property of yellowing by ultraviolet rays having a wavelength of 250 to 360 nm, a layer for shielding ultraviolet rays is provided separately from the hard coat layer. Need to prevent yellowing. As the layer for shielding ultraviolet rays, an ultraviolet absorbing layer made of a metal oxide thin film such as zinc oxide (ZnO) is used. ZnO is a semiconductor having a band gap of about 3.3 eV and absorbs ultraviolet rays of about 380 nm or less, and can prevent yellowing of PC with a film thickness of several thousand angstroms. In addition, an ITO (indium tin oxide) film, a TiO 2 film, or the like can be used. The ZnO film is formed by vacuum deposition or coating such as ion plating or sputtering.
紫外線吸収層とハードコート層とを組み合わせて用いる場合、透明基材上に紫外線吸収層を配置し、最上層にハードコート層を設ける。このような二層構造で紫外線遮蔽機能を持つハードコートは、例えば特許文献1に開示されている。しかし、紫外線吸収層(ZnO膜)とハードコート層の2層からなるハードコート構造をPC基材上に設けた場合、PC基材とZnO膜との界面からハードコート構造が剥離しやすい。そこで、特許文献2には、PC基材とZnO膜との間にバッファ層を挿入し、ハードコート構造を3層にすることが提案されている。バッファ層としては、例えば酸化珪素(SiOx)膜が開示されている。
When the ultraviolet absorbing layer and the hard coat layer are used in combination, the ultraviolet absorbing layer is disposed on the transparent substrate, and the hard coat layer is provided as the uppermost layer. A hard coat having such a two-layer structure and an ultraviolet shielding function is disclosed in, for example,
また、特許文献3には、所定の割合で炭素を含有する酸化チタン層を保護膜として透明基材上に形成することにより、透明で紫外線を遮断し、かつ、耐候性の高い透光性積層体が提供できると開示されている。特許文献3において、酸化チタン層に所定割合で炭素を含有させているのは、酸化チタンに備わる光触媒能により基材が変質し、基材の透明性が劣化したり、酸化チタン層が剥離しやすくなるのを防止するためである。 Patent Document 3 discloses a transparent laminated layer that is transparent, blocks ultraviolet rays, and has high weather resistance by forming a titanium oxide layer containing carbon at a predetermined ratio on a transparent substrate as a protective film. It is disclosed that the body can provide. In Patent Document 3, the titanium oxide layer contains carbon at a predetermined ratio because the photocatalytic ability of the titanium oxide causes the base material to change in quality, and the transparency of the base material deteriorates or the titanium oxide layer peels off. This is to prevent it from becoming easy.
紫外線吸収層とハードコート層の2層からなるハードコート構造は、例えば自動車用ヘッドランプに用いられる。ヘッドランプの構造は、特許文献4に記載されているようにランプが固定されたハウジングの前面にPC製のレンズが密封接着されている。レンズの内壁への入射光はランプからの光に限られ、PC製のレンズを黄変させる波長は含まれないため、レンズの内壁には紫外線吸収層は不要である。そこで、太陽光等が入射するレンズの外壁には、紫外線吸収層とハードコート層の積層構造を設けることにより、レンズ基材がPCであっても傷や損傷を防止でき、しかも黄変を防止することができる。
A hard coat structure composed of two layers of an ultraviolet absorbing layer and a hard coat layer is used, for example, in an automobile headlamp. The structure of the headlamp is such that a PC lens is hermetically bonded to the front surface of the housing to which the lamp is fixed as described in
自動車用ヘッドランプは酸性雨に曝される可能性があるため、レンズには耐酸性が求められる。しかしながら、紫外線吸収層として用いられる酸化亜鉛(ZnO)膜は酸に弱いという性質がある。紫外線吸収層は、その上をハードコート層である酸化珪素(SiOx)膜に覆われてはいるが、酸化珪素膜には若干の水浸透性があり、酸の一部は酸化亜鉛膜まで達することがある。この場合、酸が到達した部分は、酸化亜鉛膜が溶解して消失し、P C基材の黄変防止能力を失ってしまう。一方、酸化亜鉛膜に酸が到達しないように水浸透性のない透明ハードコート層を形成することは現時点の技術では非常に困難である。 Since automobile headlamps may be exposed to acid rain, the lenses are required to have acid resistance. However, a zinc oxide (ZnO) film used as an ultraviolet absorbing layer has a property of being weak against acids. Although the ultraviolet absorbing layer is covered with a silicon oxide (SiOx) film, which is a hard coat layer, the silicon oxide film has a slight water permeability, and part of the acid reaches the zinc oxide film. Sometimes. In this case, the portion where the acid has reached disappears as the zinc oxide film dissolves, and loses the yellowing prevention ability of the PC substrate. On the other hand, it is very difficult to form a transparent hard coat layer having no water permeability so that an acid does not reach the zinc oxide film.
また、特許文献3のように所定の割合で炭素を含有する酸化チタン層を形成するためには、高価な有機チタン化合物を原料としてプラズマCVD法で成膜する必要がある。そのため、低コストなハードコート構造を実現することが困難である。 In addition, in order to form a titanium oxide layer containing carbon at a predetermined ratio as in Patent Document 3, it is necessary to form a film by plasma CVD using an expensive organic titanium compound as a raw material. Therefore, it is difficult to realize a low cost hard coat structure.
また、自動車用ヘッドランプ等自動車灯体のハードコートには、所定の冷熱サイクルを繰り返しても膜剥がれ等を生じない特性が要求される。 In addition, the hard coat of an automobile lamp such as an automobile headlamp is required to have a characteristic that does not cause film peeling even when a predetermined cooling / heating cycle is repeated.
本発明の目的は、紫外線遮蔽機能をもち、酸性雨に対する耐性が高く、かつ、冷熱サイクル特性に優れたハードコート構造を備えた透明体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a transparent body having a hard coat structure having an ultraviolet shielding function, high resistance to acid rain, and excellent in thermal cycle characteristics.
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様によれば、以下のような透明体が提供される。透明基材と、基材上に順に配置された、紫外線吸収層とハードコート層とを有する透明体であって、紫外線吸収層として、アモルファスなTiO2膜を用いる。アモルファスなTiO2膜は、膜厚5000オングストローム以下で、TiとOの組成比Ti:Oが1:1.8以上、1:2.0以下である。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the following transparent body is provided. A transparent body having a transparent substrate and an ultraviolet absorbing layer and a hard coat layer arranged in order on the substrate, and an amorphous TiO 2 film is used as the ultraviolet absorbing layer. The amorphous TiO 2 film has a film thickness of 5000 angstroms or less and a Ti: O composition ratio Ti: O of 1: 1.8 or more and 1: 2.0 or less.
例えば、TiとOの組成比Ti:Oは、ほぼ1:2であることが望ましい。 For example, the composition ratio Ti: O of Ti and O is desirably approximately 1: 2.
アモルファスなTiO2膜は、微結晶を含まないことが望ましい。 It is desirable that the amorphous TiO 2 film does not contain microcrystals.
本発明の第2の態様によれば、以下のような透明体の製造方法が提供される。すなわち、プラズマガンが発生した直流プラズマにTi化合物ガスと酸素ガスとを導入し、化学反応により生じたTiO2を透明基材上に堆積させることにより、膜厚5000オングストローム以下のアモルファスなTiO2膜を成膜する工程を有する透明体の製造方法である。このように、直流プラズマを用いてTiO2膜を形成することにより、容易にアモルファスなTiO2膜を成膜することができる。 According to the 2nd aspect of this invention, the manufacturing method of the following transparent bodies is provided. That is, an amorphous TiO 2 film having a thickness of 5000 angstroms or less is obtained by introducing a Ti compound gas and an oxygen gas into a direct current plasma generated by a plasma gun and depositing TiO 2 generated by a chemical reaction on a transparent substrate. It is a manufacturing method of the transparent body which has the process of forming into a film. Thus, an amorphous TiO 2 film can be easily formed by forming a TiO 2 film using DC plasma.
上記成膜工程では、透明基材を150℃以下の温度に維持することが望ましい。 In the film forming step, it is desirable to maintain the transparent substrate at a temperature of 150 ° C. or lower.
本発明によれば、アモルファスなTiO2膜を紫外線吸収層として用いることにより、酸性雨や紫外線に対する耐性の高く、かつ、冷熱サイクル性に優れたハードコート構造を備えた透明体を提供することができる。 According to the present invention, by using an amorphous TiO 2 film as an ultraviolet absorbing layer, it is possible to provide a transparent body having a hard coat structure that is highly resistant to acid rain and ultraviolet rays and that has excellent thermal cycle performance. it can.
本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
本実施形態では、透明体を備えたヘッドランプを例に説明する。図1に示すように、本実施形態のヘッドランプは、光出射方向側に配置されたレンズ(透明体)140と、背面側に配置されたランプボディ150とを備え、レンズ140とランプボディ150により形成された灯室160内には、光源130とリフレクタ120とエクステンションリフレクタ110が配置されている。レンズ140はランプボディ150に密封接着されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, a headlamp provided with a transparent body will be described as an example. As shown in FIG. 1, the headlamp of the present embodiment includes a lens (transparent body) 140 disposed on the light emitting direction side and a
光源130から出射された光は、直接、または、リフレクタ120によって反射されて、レンズ140を通過し、前方に照射される。
The light emitted from the
レンズ(透明体)140の構造について図2を用いて説明する。本実施の形態のレンズ140は、ポリカーボネート(以下、PCと称す)製の基材1と、これを傷や損傷から保護するためのハードコート構造5とを備えるものであり、ハードコート構造5は、PC製基材1を黄変させる紫外線を遮蔽する機能を備える。レンズ140は、外部から紫外線を含んだ太陽光等が入射するヘッドランプの外部側の面にのみハードコート構造5を備えている。レンズ140の内部側の面には、紫外線を含まない光源130からの光が入射するのみであるので、ハードコート構造5は備えられていない。
The structure of the lens (transparent body) 140 will be described with reference to FIG. The
ハードコート構造5は、図2に示したように基材1の上に形成された紫外線吸収層2、およびハードコート層3の2層構造である。紫外線吸収層2の材質は、アモルファスなTiO2である。アモルファスなTiO2は、微結晶を含まないことが望ましい。このようにアモルファスなTiO2膜を紫外線吸収層2として用いることにより、TiO2膜は光触媒性能を備えないため、PC基材1に対する密着性が高く、しかも、光触媒性能によりPC基材1を劣化させるおそれもない。
The hard coat structure 5 is a two-layer structure of an ultraviolet absorbing
また、アモルファスなTiO2膜の組成比は、Ti:O=1:1.6以上、1:2以下であることが望ましく、特に1:1.8以上、1:2以下であることが望ましい。組成Ti:Oが1:2に近い場合、紫外線吸収能力が高いTiO2膜となり、紫外線吸収層(アモルファスなTiO2膜)の膜厚を薄くすることができるためである。 The composition ratio of the amorphous TiO 2 film is preferably Ti: O = 1: 1.6 or more and 1: 2 or less, particularly 1: 1.8 or more and 1: 2 or less. . This is because when the composition Ti: O is close to 1: 2, a TiO 2 film having a high ultraviolet absorption capability is obtained, and the film thickness of the ultraviolet absorption layer (amorphous TiO 2 film) can be reduced.
紫外線吸収層(アモルファスなTiO2膜)2の膜厚は、5000オングストローム以下であることが望ましく、3000オングストローム以下であることがより望ましく、特に2000オングストローム以下であることが望ましい。紫外線吸収層(アモルファスなTiO2膜)2の膜厚を薄くすることにより、膜の残留内部応力を小さくすることができるため、ハードコート層3に冷熱サイクルが加わった場合にも膜剥がれが生じにくくなるためである。 The film thickness of the ultraviolet absorbing layer (amorphous TiO 2 film) 2 is preferably 5000 angstroms or less, more preferably 3000 angstroms or less, and particularly preferably 2000 angstroms or less. By reducing the film thickness of the ultraviolet absorbing layer (amorphous TiO 2 film) 2, it is possible to reduce the residual internal stress of the film, so that even when the hard coat layer 3 is subjected to a thermal cycle, film peeling occurs. This is because it becomes difficult.
また、PC基材1にTiO2膜を紫外線吸収層2として備えた場合に、PC基材1に黄変を生じさせないための紫外線吸収層2の透過率を予め測定した結果、波長350nmにおける透過率が30%より小さいと黄変が生じないことを目視にて確認している。本実施形態のアモルファスなTiO2膜は、組成Ti:Oが1:2に近い上記組成に設定することにより、上記膜厚で波長350nmの透過率を30%より小さくすることができる。
Further, when the
また、本実施形態のアモルファスなTiO2膜は、組成Ti:Oが1:2に近い上記組成に設定することにより、化学的安定性にも優れており、耐酸性、耐アルカリ性、耐水性、耐湿性、耐有機薬品性等に関しても耐久性能が高い。 Further, the amorphous TiO 2 film of the present embodiment is excellent in chemical stability by setting the composition Ti: O to the above composition close to 1: 2, acid resistance, alkali resistance, water resistance, Durability is high with respect to moisture resistance and organic chemical resistance.
ハードコート層3の材質は、SiOxである。xは、1.5<x<2.0であることが望ましい。 The material of the hard coat layer 3 is SiOx. x is preferably 1.5 <x <2.0.
ハードコート層(SiOx膜)3の膜厚は、ハードコートとして機能しうる硬度を生じさせるために1000オングストローム以上であることが望ましく、5000オングストローム以上10μm以下であることがより望ましい。 The film thickness of the hard coat layer (SiOx film) 3 is preferably 1000 angstroms or more, and more preferably 5000 angstroms or more and 10 μm or less in order to produce hardness that can function as a hard coat.
つぎに、ハードコート構造5の各層の機能について説明する。ハードコート層3は、基材1に傷や割れが生じるのを防止するために最表層に配置されている。紫外線吸収層2を構成するアモルファスなTiO2膜は、3.0〜3.3eVのバンドギャップを有し、380nm付近以下の紫外線を吸収する性質を有する。よって、アモルファスなTiO2膜を紫外線吸収層2としてハードコート層3と基材1との間に配置したことにより、PC基材1に黄変を生じさせる波長250〜360nmの紫外線を紫外線吸収層2に吸収させることができる。
Next, the function of each layer of the hard coat structure 5 will be described. The hard coat layer 3 is disposed on the outermost layer in order to prevent the
本実施の形態では、微結晶を含まないアモルファスなTiO2膜は、光触媒性能を有さないため、PC基材1の上に直接配置しても、高い密着性を得ることができ、ハードコード構造5を基材1上に強固に配置することができる。また、光触媒性能を有していないため、光触媒性能によりPC基材を劣化させることもない。
In the present embodiment, since the amorphous TiO 2 film that does not contain microcrystals does not have photocatalytic performance, even if it is directly disposed on the
また、アモルファスなTiO2膜は、SiOx膜とも密着性が高い。よって、紫外線吸収層(TiO2)2とハードコート層(SiOx膜)3との界面における密着性も高い。 Further, the amorphous TiO 2 film has high adhesion with the SiOx film. Therefore, the adhesion at the interface between the ultraviolet absorbing layer (TiO 2 ) 2 and the hard coat layer (SiOx film) 3 is also high.
また、TiO2膜は、耐酸性が高いことが知られている。この性質は、アモルファスなTiO2膜であっても変わらない。特に、アモルファスなTiO2膜の組成Ti:Oを、1:2に近い上記組成に設定することにより、化学的安定性に優れるため耐酸性、耐アルカリ性、耐水性、耐湿性、耐有機薬品性が高い。よって、ハードコート層(SiOx膜)3に酸性雨が浸透した場合であっても、紫外線吸収層(アモルファスなTiO2膜)2が溶解して消失することがなく、PC基材の黄変防止能力を継続して発揮することができる。 Further, it is known that the TiO 2 film has high acid resistance. This property does not change even with an amorphous TiO 2 film. In particular, by setting the composition Ti: O of the amorphous TiO 2 film to the above composition close to 1: 2, the chemical stability is excellent, so acid resistance, alkali resistance, water resistance, moisture resistance, organic chemical resistance Is expensive. Therefore, even when acid rain penetrates into the hard coat layer (SiOx film) 3, the ultraviolet absorption layer (amorphous TiO 2 film) 2 does not dissolve and disappear, and the PC substrate is prevented from yellowing. The ability can be demonstrated continuously.
つぎに、本実施の形態の透明体(レンズ140)の製造方法について説明する。ここでは、直流プラズマを用いる図3の成膜装置を用いて、直流プラズマを用いた化学的気相成長(CVD)法により紫外線吸収層(TiO2)2とハードコート層(SiOx膜)3を連続して形成する。 Next, a method for manufacturing the transparent body (lens 140) of the present embodiment will be described. Here, using the film forming apparatus of FIG. 3 using direct current plasma, the ultraviolet absorption layer (TiO 2 ) 2 and the hard coat layer (SiOx film) 3 are formed by chemical vapor deposition (CVD) using direct current plasma. Form continuously.
図3の成膜装置は、プラズマガン31と成膜室7とを備えている。成膜室7内には、アノード電極37が配置されている。プラズマガン31が形成する直流プラズマ35は、成膜室7内に引き出される。成膜室7には、材料ガスを導入するための材料ガス導入管23、および、反応ガスを導入するための反応ガス導入管26が備えられ、材料ガス導入管23および反応ガス導入管26と向かい合う位置に基材1を保持する基材ホルダー36が備えられている。これらの構成により、CVD法により成膜を行うことができる。プラズマガン31とアノード電極37には、電源10が接続されている。プラズマガン31の外側、ならびに、成膜室7の外側にはそれぞれ中心軸が一致するように電磁石12が配置されている。電磁石12は、プラズマガン31が発生したプラズマ35をビーム状に収束する作用をする。
The film forming apparatus in FIG. 3 includes a
成膜手順を説明する。まず、基材1を基材ホルダー36にセットし、成膜室7を所定の圧力まで排気した後、プラズマガン31にキャリアガス32を導入し、プラズマガン31とアノード37間に電圧を印加し、プラズマ35を発生させ、成膜室7内に引き出す。そこに材料ガス導入管23から材料ガスである四塩化チタン(TiCl4)を、反応ガス導入管26から反応ガスである酸素(O2)をそれぞれ導入する。四塩化チタン(TiCl4)および酸素(O2)は、直流プラズマにより分解・イオン化して化学反応を生じ、これにより基材1上にTiO2が堆積する。
A film forming procedure will be described. First, the
直流プラズマを用い、基板温度を150℃以下に維持することにより、プラズマCVD法により容易にアモルファスなTiO2膜を形成できる。他の成膜条件は、例えば、成膜速度1000オングストローム/min以下、DC放電電力5kW以下に設定する。しかしながら、基板温度を除き成膜条件は、この成膜条件に限定されるものではない。 By using DC plasma and maintaining the substrate temperature at 150 ° C. or lower, an amorphous TiO 2 film can be easily formed by plasma CVD. Other film formation conditions are set to, for example, a film formation rate of 1000 angstrom / min or less and a DC discharge power of 5 kW or less. However, the film formation conditions except for the substrate temperature are not limited to these film formation conditions.
また、本実施形態では、プラズマCVD法を用いてTiO2膜を形成することにより、上述の組成比、すなわちTi:Oが1:2に近いアモルファスなTiO2膜を形成することができる。これは、直流プラズマを用いたプラズマCVD法では、四塩化チタン(TiCl4)を分解したTiイオンにOラジカルが過不足なく結合するためであると思われる。これにより、紫外線吸収能力が高く、化学的安定性に優れた紫外線吸収層(TiO2膜)2を形成することができる。 In the present embodiment, an amorphous TiO 2 film having the above composition ratio, that is, Ti: O close to 1: 2 can be formed by forming the TiO 2 film using the plasma CVD method. This seems to be because in the plasma CVD method using direct current plasma, O radicals are bonded to Ti ions obtained by decomposing titanium tetrachloride (TiCl 4 ) without excess or deficiency. Thereby, the ultraviolet absorption layer (TiO 2 film) 2 having high ultraviolet absorption capability and excellent chemical stability can be formed.
つぎに、アモルファスなTiO2膜成膜後、成膜室7を開放することなく、プラズマガン31とアノード電極37間に電圧を印加しプラズマ35の発生を維持する。そこに材料ガス導入管23から材料ガスとしてヘキサメチルジシロキサン(MHDSO)を導入し、重合反応を生じさせ、基材1にSiOxを所定の厚さまで堆積させる。これにより、ハードコート層(SiOx層)3を形成する。ただし、ハードコート層3は、ハードコートとして機能を発揮させるために上述した所定の膜厚に成膜する。
Next, after the amorphous TiO 2 film is formed, a voltage is applied between the
以上により、図2のように基材1上に二層構造のハードコート構造5を備えた透明体140を連続成膜より効率よく製造できる。
As described above, the
このように本実施の形態の透明体は、紫外線吸収層2として、所定の組成比および膜厚のアモルファスなTiO2膜を用いることにより、紫外線吸収能力が高く、耐酸性が大きく、かつ、光触媒性能を生じず、PC基材との密着性を高めることができる。また、PC基材を光触媒性能により劣化させることもない。したがって、紫外線吸収層2によってPC基材1の黄変を防ぎつつ、ハードコート層3によって基材1の傷や損傷を防ぐことができる。
As described above, the transparent body according to the present embodiment uses an amorphous TiO 2 film having a predetermined composition ratio and film thickness as the
しかも、本実施の形態では、直流プラズマを用いたCVD法により、プラズマの維持と、材料ガスおよび反応ガスの流量制御だけで、アモルファスなTiO2膜(紫外線吸収層2)およびハードコート層3を容易に成膜することができる。真空蒸着等と比較して坩堝等も不要であり、装置の構造も簡単である。 In addition, in the present embodiment, the amorphous TiO 2 film (ultraviolet absorption layer 2) and the hard coat layer 3 are formed only by maintaining the plasma and controlling the flow rates of the material gas and the reactive gas by the CVD method using DC plasma. A film can be easily formed. Compared to vacuum deposition or the like, a crucible or the like is unnecessary, and the structure of the apparatus is simple.
また、四塩化チタン(TiCl4)を用いることにより、高価な材料を用いることなく、紫外線吸収能力および耐酸性に優れた紫外線吸収層2を低コストで形成することができる。なお、高コストが許容される場合には、四塩化チタンに限らず有機Tiを材料ガスとしても用いることも可能である。
Further, by using titanium tetrachloride (TiCl 4 ), it is possible to form the
なお、ハードコート層3の成膜方法は、本実施形態の成膜方法に限られるものではなく、例えば蒸着法やスパッタ法等の他の成膜方法により形成することが可能である。 The film formation method of the hard coat layer 3 is not limited to the film formation method of the present embodiment, and can be formed by other film formation methods such as a vapor deposition method and a sputtering method.
本実施形態では、透明体としてヘッドランプのPC製のレンズ140を例に説明したが、眼鏡のPCレンズ、PCを使用した窓等の建材、ならびに、PCを使用した自動車窓等、PC製の透明体であれば本実施形態のハードコート構造を適用することができる。
In the present embodiment, the
以下、本発明の一実施例について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
本実施例では、図2の構造の透明体を製造した。紫外線吸収層2の材質は、微結晶を含まないアモルファスなTiO2である。ハードコート層3の材質は、SiOx(1.5<x<2.0)である。基材1はPCであり、厚さ3mmの板状のものを用いた。
In this example, a transparent body having the structure shown in FIG. 2 was produced. The material of the
紫外線吸収層(アモルファスなTiO2膜)2の膜厚は、2000オングストロームとした。ハードコート層(SiOx膜)3の膜厚は、3.0μmとした。 The film thickness of the ultraviolet absorbing layer (amorphous TiO 2 film) 2 was 2000 angstroms. The thickness of the hard coat layer (SiOx film) 3 was 3.0 μm.
各層の成膜は、実施の形態で説明した製造手順の通り、図3の成膜装置を用いて行った。紫外線吸収層(アモルファスなTiO2膜)2の成膜時に、基板1は加熱せず、基材1の温度が150℃以下になるように制御した。キャリアガス32としては、Arを用いた。
Film formation of each layer was performed using the film formation apparatus of FIG. 3 according to the manufacturing procedure described in the embodiment. When the ultraviolet absorbing layer (amorphous TiO 2 film) 2 was formed, the
本実施例と同じ成膜条件により形成したTiO2膜の結晶構造をX線回折により測定したところ、図4に示すように、ブロードであり、アモルファスであることが確認された。 When the crystal structure of the TiO 2 film formed under the same film formation conditions as in this example was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be broad and amorphous as shown in FIG.
<評価>
(冷熱サイクル性試験)
−40℃から+80℃、湿度90%の冷熱サイクルを10回繰り返す試験を実施例の透明体に対して行った。その結果、膜剥がれ等は生じておらず、膜面に変化はなかった。
<Evaluation>
(Cooling cycle test)
The test of repeating the cooling cycle from −40 ° C. to + 80 ° C. and a humidity of 90% was performed on the transparent body of the example. As a result, no film peeling or the like occurred and the film surface did not change.
(耐酸性試験)
実施例の透明体について、耐酸性試験を行った。試験は、実施例のハードコート構造5の上に0.1NのH2SO4溶液0.2mlを滴下し、24時間放置後水洗いし、さらに1時間放置することにより行った。試験後、目視にて、基板の状態を観察し、評価した。その結果、実施例の試料は、アモルファスなTiO2膜が消失しなかった。
(Acid resistance test)
The transparent body of the example was subjected to an acid resistance test. The test was performed by dropping 0.2 ml of a 0.1 N H 2 SO 4 solution onto the hard coat structure 5 of the example, leaving it to stand for 24 hours, washing it with water, and then leaving it for another hour. After the test, the state of the substrate was visually observed and evaluated. As a result, the amorphous TiO 2 film did not disappear in the sample of the example.
(紫外線照射試験)
実施例の透明体に、90mWの紫外線を80時間照射する試験を行ったが、ハードコート構造には膜剥がれ等は生じず、膜面に変化はなかった。
(UV irradiation test)
The test of irradiating the transparent body of Example with ultraviolet rays of 90 mW for 80 hours was performed, but the hard coat structure did not peel off and the film surface did not change.
1…PC基材、2…紫外線防止層、3…ハードコート層、5…ハードコート構造、7…成膜室、8…反応ガス導入管、10…電源、12…電磁石、23…材料ガス導入管、26…反応ガス導入管、31…プラズマガン、35…プラズマ、36…基板ホルダー、37…アノード電極。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ハードコート層は、膜厚5000オングストローム以上10μm以下であり、
前記紫外線吸収層は、光触媒性を有さないアモルファスなTiO x 膜であり、該アモルファスなTiO x 膜は、膜厚2000オングストローム以下で、TiとOの組成比Ti:Oが1:1.8以上、1:2.0以下であることを特徴とする透明体。 A transparent base material, and an ultraviolet absorbing layer and a hard coat layer disposed in order on the base material;
The hard coat layer has a thickness of 5000 Å to 10 μm,
The ultraviolet absorbing layer is an amorphous TiO x film having no photocatalytic property , and the amorphous TiO x film has a film thickness of 2000 angstroms or less and a Ti: O composition ratio of Ti: O of 1: 1.8. Above, 1: 2.0 or less transparent body characterized by the above-mentioned.
前記TiとOの組成比Ti:Oは、1:2であることを特徴とする透明体。 The transparent body according to claim 1, wherein the transparent substrate is made of polycarbonate.
The transparent body, wherein the composition ratio Ti: O of Ti and O is 1: 2.
さらにヘキサメチルジシロキサンを導入し、重合反応により生じたハードコート材料をTiO x 膜の上に堆積させることにより、膜厚5000オングストローム以上10μm以下のハードコート層を成膜する工程を有することを特徴とする透明体の製造方法。 Ti compound gas and oxygen gas are introduced into the direct current plasma generated by the plasma gun, and TiO x generated by the chemical reaction is deposited on the transparent substrate, thereby having a film thickness of 2000 angstroms or less and no photocatalytic property. Amorphous TiO x film is formed,
Further , the method has a step of forming a hard coat layer having a thickness of 5000 angstroms or more and 10 μm or less by introducing hexamethyldisiloxane and depositing a hard coat material generated by the polymerization reaction on the TiO x film. A method for producing a transparent body.
前記成膜工程では、前記透明基材を150℃以下の温度に維持することを特徴とする透明体の製造方法。 The method for producing a transparent body according to claim 4, wherein the transparent substrate is made of polycarbonate.
In the film forming step, the transparent substrate is maintained at a temperature of 150 ° C. or lower.
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