JP6343224B2 - ゴーグル及びその製造方法 - Google Patents
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Landscapes
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Description
しかし、この提案の技術では、手軽に表面を親水性に変えることが可能であるものの、スプレーなどによる塗布のため、曇り止めの効果の持続性に欠けるという問題がある。
しかし、この提案の技術では、ゴーグルを長時間装着した際などに、吸水量が飽和してしまうと、防曇性の効果が失われてしまうという問題がある。
<1> レンズと、前記レンズの内側面に保持された親水性積層体とを有するゴーグルであって、
前記親水性積層体が、樹脂製基材と、前記樹脂製基材上に親水性樹脂層とを、前記レンズ側からこの順で有し、
前記親水性樹脂層が、表面に微細な凸部及び凹部のいずれかを有し、
前記親水性樹脂層の表面の純水接触角が、15°以下であり、
前記親水性樹脂層の表面の最大高低差が、350nm以下である、
ことを特徴とするゴーグルである。
<2> 前記レンズと、前記親水性積層体との間に水膜を有し、
前記親水性積層体が、前記水膜によって前記レンズの内側面に保持されている前記<1>に記載のゴーグルである。
<3> 前記親水性積層体が、前記水膜に加え、更に物理的に前記レンズの内側面に保持されている前記<2>に記載のゴーグルである。
<4> 前記親水性積層体が、前記樹脂製基材の前記レンズ側上に、表面に微細な凸部及び凹部のいずれかを有する第2の親水性樹脂層を有する前記<1>から<3>のいずれかに記載のゴーグルである。
<5> 前記第2の親水性樹脂層の表面の純水接触角が、15°以下であり、
前記第2の親水性樹脂層の表面の最大高低差が、350nm以下である、
前記<4>に記載のゴーグルである。
<6> 前記レンズと、前記親水性積層体との間に粘着層を有し、
前記親水性積層体が、前記粘着層によって前記レンズの内側面に保持されている前記<1>に記載のゴーグルである。
<7> 前記親水性積層体の前記樹脂製基材側に、前記レンズを作製するための成形材料を射出成形する工程を用いて製造される前記<1>に記載のゴーグルである。
本発明のゴーグルは、レンズと、親水性積層体とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記親水性積層体は、前記レンズの内側面に保持されている。
前記親水性積層体は、樹脂製基材と、前記樹脂製基材上に親水性樹脂層とを、前記レンズ側からこの順で有する。
前記親水性樹脂層は、表面に微細な凸部及び凹部のいずれかを有する。
前記親水性樹脂層の表面の純水接触角は、15°以下である。
前記親水性樹脂層の表面の最大高低差は、350nm以下である。
前記レンズの材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記プラスチックとしては、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタアクリレート、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリルスチレン共重合体(AS樹脂)、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、セルロースプロピオネート樹脂、セルロースアセテート樹脂などが挙げられる。これらの中でも、前記ポリカーボネート(PC)が、強靱性、及び透明性の点で好ましい。前記ポリカーボネートとしては、ビスフェノールAポリカーボネートが好ましいが、その他、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパンの単独ポリカーボネート、これら相互の共重合ポリカーボネート、ビスフェノールAとの共重合ポリカーボネートなどのポリカーボネートが挙げられる。
前記親水性積層体は、樹脂製基材と、前記樹脂製基材上に親水性樹脂層とを、前記レンズ側からこの順で有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記ゴーグルにおいて、前記親水性積層体は、前記レンズの内側面に保持されている。ここで、レンズの内側とは、言い換えれば、ゴーグルを顔に装着した際に、前記レンズにおいて目に近い側である。
前記樹脂製基材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル(TPEE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、PC/PMMA積層体、ゴム添加PMMAなどが挙げられる。
前記樹脂製基材がフィルム状の場合、前記樹脂製基材の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm〜1,000μmが好ましく、50μm〜500μmがより好ましい。
前記親水性樹脂層は、表面に微細な凸部及び凹部のいずれかを有する。
前記親水性樹脂層の表面の純水接触角は、15°以下である。
前記親水性樹脂層の表面の最大高低差は、350nm以下である。
前記親水性樹脂層は、前記樹脂製基材上に形成されている。
前記親水性樹脂層は、その表面に微細な凸部及び凹部のいずれかを有している。
前記微細な凸部及び凹部のいずれかは、前記親水性樹脂層において、前記樹脂製基材側と反対側の面に形成されている。
ここで、微細な凹部とは、前記親水性樹脂層の表面において、隣接する凹部の平均距離が、1,000nm以下であることをいう。
隣接する前記凹部の平均距離としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5nm〜1,000nmが好ましく、10nm〜500nmがより好ましく、50nm〜300nmが特に好ましい。
隣接する前記凸部の平均距離及び隣接する前記凹部の平均距離が、前記好ましい範囲内であると、前記親水性樹脂層に付着した親水性成分が、効果的に濡れ広がる。前記平均距離が、前記特に好ましい範囲内であると、親水性成分が濡れ広がる効果は顕著になる。
前記凹部の平均深さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1nm〜1,000nmが好ましく、5nm〜500nmがより好ましく、10nm〜300nmが更に好ましく、50nm〜300nmが特に好ましい。
前記凸部の平均高さ及び前記凹部の平均深さが、前記好ましい範囲内であると、前記親水性樹脂層に付着した親水性成分が、効果的に濡れ広がる。前記平均高さ及び前記平均深さが、前記特に好ましい範囲内であると、親水性成分が濡れ広がる効果は顕著になる。
前記凸部の平均アスペクト比及び前記凹部の平均アスペクト比が、前記好ましい範囲内であると、前記親水性樹脂層に付着した親水性成分が、効果的に濡れ広がる。前記アスペクト比が、前記特に好ましい範囲内であると、親水性成分が濡れ広がる効果は顕著になる。
まず、凸部又は凹部を有する前記親水性樹脂層の表面Sを原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)により観察し、AFMの断面プロファイルから凸部又は凹部のピッチ、及び凸部の高さ又は凹部の深さを求める。これを前記親水性樹脂層の表面から無作為に選び出された10箇所において繰り返し行い、ピッチP1、P2、・・・、P10と、高さ又は深さH1、H2、・・・、H10とを求める。
ここで、前記凸部のピッチは、前記凸部の頂点間の距離である。前記凹部のピッチは、前記凹部の最深部間の距離である。前記凸部の高さは、前記凸部間の谷部の最低点を基準とした前記凸部の高さである。前記凹部の深さは、前記凹部間の山部の最高点を基準とした前記凹部の深さである。
次に、これらのピッチP1、P2、・・・、P10、及び高さ又は深さH1、H2、・・・、H10をそれぞれ単純に平均(算術平均)して、凸部又は凹部の平均距離(Pm)、及び凸部の平均高さ又は凹部の平均深さ(Hm)を求める。
なお、前記凸部又は凹部のピッチが面内異方性を有している場合には、ピッチが最大となる方向のピッチを用いて前記Pmを求めるものとする。また、前記凸部の高さ又は前記凹部の深さが面内異方性を有している場合には、高さ又は深さが最大となる方向の高さ又は深さを用いて前記Hmを求めるものとする。
また、前記凸部又は凹部が棒状の場合には、短軸方向のピッチを、前記ピッチとして測定する。
なお、前記AFM観察においては、断面プロファイルの凸の頂点、又は凹の底辺が、立体形状の凸部の頂点、又は凹部の最深部と一致するようにするため、断面プロファイルを、測定対象となる立体形状の凸部の頂点、又は立体形状の凹部の最深部を通る断面となるように、切り出している。
凸部又は凹部を有する前記親水性樹脂層の表面Sを原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)により観察し、断面及び前記表面SのAFM像を得る。
そして、表面のAFM像を、最表面側を明るい像、深部側を暗い像にした場合、暗い像の中に、明るい像が島状に形成されている場合、その表面は、凸部を有するものとする。
一方、明るい像の中に、暗い像が島状に形成されている場合、その表面は、凹部を有するものとする。
例えば、図1A及び図1Bに示す表面及び断面のAFM像を有する親水性樹脂層の表面は、凸部を有している。図2A及び図2Bに示す表面及び断面のAFM像を有する親水性樹脂層の表面は、凹部を有している。
表面積率とは、ある指定した領域における対象物の表面形状によって生じている表面積と該指定領域の面積との比(表面積/面積)である。前記平均表面積率の下限が、前記好ましい範囲内であると、前記親水性樹脂層に付着した親水性成分が、効果的に濡れ広がる。前記平均表面積率が、前記特に好ましい範囲内であると、親水性成分が濡れ広がる効果は顕著になる。
ここで、親水性樹脂層の表面の平均表面積率は、以下のようにして測定できる。
凸部又は凹部を有する前記親水性樹脂層の表面Sを原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)により観察し、前記表面SのAFM像を得る。これを前記親水性樹脂層の表面から無作為に選び出された10箇所において繰り返し行い、表面積S1、S2、・・・、S10を求める。次に、これらの表面積S1、S2、・・・、S10と、それぞれの観察領域の面積との比(表面積/面積)SR1、SR2、・・・、SR10を単純に平均(算術平均)して、親水性樹脂層の表面の平均表面積率SRmを求める。
前記親水性樹脂層の表面の純水接触角は、15°以下であり、10°以下が好ましい。前記純水接触角の下限値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、5°などが挙げられる。
前記純水接触角は、例えば、PCA−1(協和界面化学株式会社製)を用い、下記条件で滑落法によって測定することができる。
・蒸留水をプラスチックシリンジに入れて、その先端にステンレス製の針を取り付けて評価面に滴下する。
・水の滴下量:2μL
・測定温度:25℃
前記親水性樹脂層の表面の最大高低差は、350nm以下であり、300nm以下が好ましい。前記最大高低差の下限としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、100nm以上などが挙げられる。
ここで、前記最大高低差とは、前記親水性樹脂層の表面において凸部又は凹部によって形成される高低差の最大値を意味する。
前記最大高低差は、以下の方法により求めることができる。
前記親水性樹脂層の表面の3μm×3μmの範囲を、原子間力顕微鏡(AFM)で観察する。前記範囲において、最も低い(深い)箇所(最底部)と、最も高い箇所(最頂部)との、前記表面に直交する方向における高さの差が、最大高低差である。
なお、前記最大高低差は、前記AFMに付属するソフトを用いれば、容易に測定することができる。
前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、親水性モノマーと、光重合開始剤とを少なくとも含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物などが挙げられる。
前記親水性モノマーとしては、例えば、ポリオキシアルキル含有(メタ)アクリレート、4級アンモニウム塩含有(メタ)アクリレート、3級アミノ基含有(メタ)アクリレート、スルホン酸基含有モノマー、カルボン酸基含有モノマー、リン酸基含有モノマー、ホスホン酸基含有モノマーなどが挙げられる。
ここで、本発明において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタアクリレートを意味する。(メタ)アクリロイル、(メタ)アクリルについても同様である。
前記ポリオキシアルキル含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートなどが挙げられる。前記ポリエチレングリコール(メタ)アクリレートとしては、例えば、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。前記ポリエチレングリコール(メタ)アクリレートにおけるポリエチレングリコールユニットの分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、300〜1,000などが挙げられる。前記メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートやポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートとしては、市販品を用いることができる。前記市販品としては、例えば、MEPM−1000(メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、第一工業製薬株式会社製)、NKエステルA−600(ポリエチレングリコールジアクリレート、新中村化学工業株式会社製)などが挙げられる。
これらの中でも、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレートが好ましく、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートがより好ましい。
前記光重合開始剤としては、例えば、光ラジカル重合開始剤、光酸発生剤、ビスアジド化合物、ヘキサメトキシメチルメラミン、テトラメトキシグリコユリルなどが挙げられる。
前記光ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エトキシフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド、ビス(2,6−ジクロルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド、1−フェニル2−ヒドロキシ−2メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1,2−ジフェニルエタンジオン、メチルフェニルグリオキシレートなどが挙げられる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸基含有(メタ)アクリレート、フィラーなどが挙げられる。
これらは、前記親水性樹脂層の伸び率、硬度などを調整するために用いることがある。
前記イソシアヌル酸基含有(メタ)アクリレートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エトキシ化イソシアヌル酸(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの中でも、エトキシ化イソシアヌル酸(メタ)アクリレートが好ましい。
なお、前記親水性積層体を成形加工後、前記親水性樹脂層には射出成形工程にて高温高圧が加わるため、成形加工前よりも前記親水性樹脂層のマルテンス硬度が高まることがある。
前記マルテンス硬度は、例えば、PICODENTOR HM500(商品名;フィッシャー・インストルメンツ社製)を用いて測定できる。荷重1mN/20sとし、針としてダイアモンド錐体を用い、面角136°で測定する。
なお、前記親水性積層体を成形加工後、前記親水性樹脂層には射出成形工程にて高温高圧が加わるため、成形加工前よりも前記親水性樹脂層の鉛筆硬度が高まることがある。
前記鉛筆硬度は、JIS K 5600−5−4に従って測定する。
前記親水性積層体における前記その他の部材としては、例えば、第2の親水性樹脂層、アンカー層などが挙げられる。
前記第2の親水性樹脂層は、前記樹脂製基材の前記レンズ側上に、形成されている。
前記第2の親水性樹脂層は、表面に微細な凸部及び凹部のいずれかを有する。
前記第2の親水性樹脂層における、表面の微細な凸部及び凹部のいずれかの具体例については、前記親水性樹脂層における、表面の微細な凸部及び凹部のいずれかと同様である。好ましい範囲も同様である。
前記微細な凸部及び凹部のいずれかは、前記第2の親水性樹脂層において、前記樹脂製基材側と反対側の面に形成されている。
前記第2の親水性樹脂層の表面の最大高低差は、350nm以下が好ましく、300nm以下がより好ましい。前記最大高低差の下限としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、100nm以上などが挙げられる。前記最大高低差の測定方法は、前述のとおりである。
これらの条件を満たす前記第2の親水性樹脂層を前記親水性積層体が有すると、前記親水性積層体の表裏面の区別がなくなる。そのため、前記レンズへ前記親水性積層体を装着させる際に、誤って水膜が形成されない面を前記レンズ側と反対側(目に近い側)にして装着させるミスを防ぐことができる。
前記第2の親水性樹脂層は、水を保持することができる。そのため、前記親水性積層体を、前記レンズに、水膜によって保持させた際に、適度な水膜の厚みが生じ、ニュートンリングを防ぐことができる。
前記アンカー層は、前記樹脂製基材と、前記親水性樹脂層との間に設けられる層である。
前記アンカー層を設けることにより、前記樹脂製基材と前記親水性樹脂層との接着性を向上できる。
前記アンカー層の屈折率は、干渉ムラを防止するために、前記親水性樹脂層の屈折率と近いことが好ましい。そのため、前記アンカー層の屈折率は、前記親水性樹脂層の屈折率の±0.10以内が好ましく、±0.05以内がより好ましい。または、前記アンカー層の屈折率は、前記親水性樹脂層の屈折率と前記樹脂製基材の屈折率との間であることが好ましい。
前記伸び率は、例えば、以下の方法により求めることができる。
前記親水性積層体を、長さ10.5cm×幅2.5cmの短冊状にして測定試料とする。得られた測定試料の引張り伸び率を引張り試験機(オートグラフAG−5kNXplus、株式会社島津製作所製)で測定(測定条件:引張り速度=100mm/min;チャック間距離=8cm)する。前記伸び率の測定においては、前記樹脂製基材の品種によって測定温度が異なり、前記伸び率は、前記樹脂製基材の軟化点近傍又は軟化点以上の温度で測定する。具体的には、10℃〜250℃の間である。例えば、前記樹脂製基材が、ポリカーボネートやPC/PMMA積層体の場合は、190℃で測定するのが好ましい。
前記親水性積層体の製造方法は、未硬化樹脂層形成工程と、親水性樹脂層形成工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記未硬化樹脂層形成工程としては、樹脂製基材上に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を塗布して未硬化樹脂層を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記親水性積層体の前記親水性樹脂層の説明において例示した前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物などが挙げられる。
前記アンカー層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、本発明の前記親水性積層体の説明において例示した前記アンカー層などが挙げられる。
前記親水性樹脂層形成工程としては、前記未硬化樹脂層に微細な凸部及び凹部のいずれかを有する転写原盤を密着させ、前記転写原盤が密着した前記未硬化樹脂層に活性エネルギー線を照射し前記未硬化樹脂層を硬化させて前記微細な凸部及び凹部のいずれかを転写することにより、親水性樹脂層を形成する工程あれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
なお、前記未硬化樹脂層形成工程及び前記親水性樹脂層形成工程により前記親水性樹脂層が形成されるが、同様の方法により、前記第2の親水性樹脂層を形成してもよい。
前記転写原盤は、微細な凸部及び凹部のいずれかを有する。
前記転写原盤の材質、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記転写原盤の微細な凸部及び凹部のいずれかの形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、所定のパターン形状を有するフォトレジストを保護膜として前記転写原盤の表面をエッチングすることにより形成することが好ましい。また、レーザーを前記転写原盤の表面に照射して前記転写原盤をレーザー加工することにより形成することが好ましい。
前記活性エネルギー線としては、前記未硬化樹脂層を硬化させる活性エネルギー線であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、本発明の前記親水性積層体の説明において例示した前記活性エネルギー線などが挙げられる。
第1の実施形態は、所定のパターン形状を有するフォトレジストを保護膜として転写原盤の表面をエッチングすることにより微細な凸部及び凹部のいずれかを形成した転写原盤を用いて行う前記親水性樹脂層形成工程の一例である。
図3Aは、転写原盤であるロール原盤の構成の一例を示す斜視図である。図3Bは、図3Aに示したロール原盤の一部を拡大して表す平面図である。図3Cは、図3BのトラックTにおける断面図である。ロール原盤231は、上述した構成を有する親水性積層体を作製するための転写原盤、より具体的には、前記親水性樹脂層の表面に複数の凸部又は凹部を成形するための原盤である。ロール原盤231は、例えば、円柱状又は円筒状の形状を有し、その円柱面又は円筒面が親水性樹脂層の表面に複数の凸部又は凹部を成形するための成形面とされる。この成形面には、例えば、複数の構造体232が2次元配列されている。図3Cにおいて、構造体232は、成形面に対して凹状を有している。ロール原盤231の材料としては、例えば、ガラスを用いることができるが、この材料に特に限定されるものではない。
図4は、ロール原盤を作製するためのロール原盤露光装置の構成の一例を示す概略図である。このロール原盤露光装置は、光学ディスク記録装置をベースとして構成されている。
まず、図5Aの断面図に示すように、円柱状又は円筒状のロール原盤231を準備する。このロール原盤231は、例えば、ガラス原盤である。次に、図5Bの断面図に示すように、ロール原盤231の表面にレジスト層(例えば、フォトレジスト)233を形成する。レジスト層233の材料としては、例えば、有機系レジスト、無機系レジストなどが挙げられる。前記有機系レジストとしては、例えば、ノボラック系レジスト、化学増幅型レジストなどが挙げられる。前記無機系レジストとしては、例えば、金属化合物などが挙げられる。
次に、図5Cの断面図に示すように、ロール原盤231の表面に形成されたレジスト層233に、レーザー光(露光ビーム)234を照射する。具体的には、図4に示したロール原盤露光装置のターンテーブル256上にロール原盤231を載置し、ロール原盤231を回転させると共に、レーザー光(露光ビーム)234をレジスト層233に照射する。このとき、レーザー光234をロール原盤231の高さ方向(円柱状又は円筒状のロール原盤231の中心軸に平行な方向)に移動させながら、レーザー光234を間欠的に照射することで、レジスト層233を全面にわたって露光する。これにより、レーザー光234の軌跡に応じた潜像235が、レジスト層233の全面にわたって形成される。
次に、例えば、ロール原盤231を回転させながら、レジスト層233上に現像液を滴下して、レジスト層233を現像処理する。これにより、図5Dの断面図に示すように、レジスト層233に複数の開口部が形成される。レジスト層233をポジ型のレジストにより形成した場合には、レーザー光234で露光した露光部は、非露光部と比較して現像液に対する溶解速度が増すので、図5Dの断面図に示すように、潜像(露光部)235に応じたパターンがレジスト層233に形成される。開口部のパターンは、例えば、所定の単位格子Ucの規則的な周期パターンである。
次に、ロール原盤231の上に形成されたレジスト層233のパターン(レジストパターン)をマスクとして、ロール原盤231の表面をエッチング処理する。これにより、図5Eの断面図に示すように、錐体形状を有する構造体(凹部)232を得ることができる。錐体形状は、例えば、トラックTの延在方向に長軸方向をもつ楕円錐形状又は楕円錐台形状であることが好ましい。前記エッチングとしては、例えば、ドライエッチング、ウエットエッチングを用いることができる。このとき、エッチング処理とアッシング処理とを交互に行うことにより、例えば、錐体状の構造体232のパターンを形成することができる。以上により、目的とするロール原盤231が得られる。
図6Aの断面図に示すような未硬化樹脂層236が形成された樹脂製基材211を用意する。
次に、図6Bの断面図に示すように、ロール原盤231と、樹脂製基材211上に形成された未硬化樹脂層236とを密着させ、未硬化樹脂層236に活性エネルギー線237を照射し未硬化樹脂層236を硬化させて微細な凸部及び凹部のいずれかを転写し、微細な凸部及び凹部のいずれか212aが形成された親水性樹脂層212を得る。
最後に、ロール原盤231から、得られた親水性樹脂層212を剥離して、親水性積層体を得る(図6C)。
なお、樹脂製基材211が紫外線などの活性エネルギー線を透過しない材料で構成されている場合には、活性エネルギー線を透過可能な材料(例えば、石英)でロール原盤231を構成し、ロール原盤231の内部から未硬化樹脂層236に対して活性エネルギー線を照射するようにしてもよい。なお、転写原盤は上述のロール原盤231に限定されるものではなく、平板状の原盤を用いるようにしてもよい。ただし、量産性向上の観点からすると、転写原盤として上述のロール原盤231を用いることが好ましい。
第2の実施形態は、レーザーを転写原盤の表面に照射して前記転写原盤をレーザー加工することにより微細な凸部及び凹部のいずれかを形成した転写原盤を用いて行う前記親水性樹脂層形成工程の一例である。
図7Aは、板状の原盤の構成の一例を示す平面図である。図7Bは、図7Aに示したa−a線に沿った断面図である。図7Cは、図7Bの一部を拡大して表す断面図である。板状の原盤331は、上述した構成を有する親水性積層体を作製するための原盤、より具体的には、前記親水性樹脂層の表面に複数の凸部又は凹部を成形するための原盤である。板状の原盤331は、例えば、微細な凹凸構造が設けられた表面を有し、その表面が親水性樹脂層の表面に複数の凸部又は凹部を成形するための成形面とされる。この成形面には、例えば、複数の構造体332が設けられている。図7Cに示す構造体332は、成形面に対して凹状を有している。板状の原盤331の材料としては、例えば、金属材料を用いることができる。前記金属材料としては、例えば、Ni、NiP、Cr、Cu、Al、Fe、及びその合金を用いることができる。前記合金としては、ステンレス鋼(SUS)が好ましい。前記ステンレス鋼(SUS)としては、例えば、SUS304、SUS420J2などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
図8は、板状の原盤を作製するためのレーザー加工装置の構成の一例を示す概略図である。レーザー本体340は、例えば、サイバーレーザー株式会社製のIFRIT(商品名)である。レーザー加工に用いるレーザーの波長は、例えば、800nmである。ただし、レーザー加工に用いるレーザーの波長は、400nmや266nmなどでもかまわない。繰り返し周波数は、加工時間と、形成される凹部又は凸部の狭ピッチ化とを考慮すると、大きいほうが好ましく、1,000Hz以上であることが好ましい。レーザーのパルス幅は短い方が好ましく、200フェムト秒(10−15秒)〜1ピコ秒(10−12秒)程度であることが好ましい。
F=P/(fREPT×S)
S=Lx×Ly
F:フルエンス
P:レーザーのパワー
fREPT:レーザーの繰り返し周波数
S:レーザーの照射位置での面積
Lx×Ly:ビームサイズ
なお、パルス数Nは、1箇所に照射されたパルスの数であり、以下の式で求められるものである。
N=fREPT×Ly/v
Ly:レーザーの走査方向のビームサイズ
v:レーザーの走査速度
まず、図9Aに示すように、板状の原盤331を準備する。この板状の原盤331の被加工面である表面331Aは、例えば、鏡面状態となっている。なお、この表面331Aは、鏡面状態となっていなくてもよく、例えば、表面331Aに、転写用のパターンよりも細かな凹凸が形成されていてもよいし、転写用のパターンと同等か、それよりも粗い凹凸が形成されていてもよい。
図10Aの断面図に示すような未硬化樹脂層333が形成された樹脂製基材311を用意する。
次に、図10Bの断面図に示すように、板状の原盤331と、樹脂製基材311上に形成された未硬化樹脂層333とを密着させ、未硬化樹脂層333に活性エネルギー線334を照射し未硬化樹脂層333を硬化させて板状の原盤331の微細な凸部及び凹部のいずれかを転写し、微細な凸部及び凹部のいずれかが形成された親水性樹脂層312を得る。
最後に、板状の原盤331から、得られた親水性樹脂層312を剥離して、親水性積層体を得る(図10C)。
なお、樹脂製基材311が紫外線などの活性エネルギー線を透過しない材料で構成されている場合には、活性エネルギー線を透過可能な材料(例えば、石英)で板状の原盤331を構成し、板状の原盤331の裏面(成形面とは反対側の面)から未硬化樹脂層333に対して活性エネルギー線を照射するようにしてもよい。
<<水膜>>
前記ゴーグルは、前記レンズと、前記親水性積層体との間に水膜を有することが好ましい。前記親水性積層体は、前記水膜によって前記レンズの内側面に保持されていることが好ましい。
前記水膜であれば、簡単に、前記親水性積層体を、前記レンズの内側面に保持させることができる。
前記水膜の平均厚みとしては、前記レンズが、前記親水性積層体を保持できれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ゴーグルにおいて、前記親水性積層体は、前記水膜に加え、更に物理的に前記レンズの内側面に保持されていることが、前記親水性積層体の保持をより強固にできる点で、好ましい。
物理的な保持の方法としては、例えば、前記レンズの内側側面の一部に、切り込み溝を設け、前記切り込み溝に前記親水性積層体の端部を差し込む方法などが挙げられる。また、他の物理的な保持の方法としては、例えば、前記レンズの内側外周に沿ってゴム製のリングを設け、前記リングと、前記レンズの外周とで、前記親水性積層体を挟む方法などが挙げられる。
前記ゴーグルは、前記レンズと、前記親水性積層体との間に粘着層を有することが好ましい。そして、前記親水性積層体は、前記粘着層によって前記レンズの内側面に保持されていることが好ましい。
前記粘着層は、例えば、粘着剤を用いて形成される。前記粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、ホットメルト接着剤などが挙げられる。
前記ゴーグルは、前記親水性積層体の前記樹脂製基材側に、前記レンズを作製するための成形材料を射出成形する工程を用いて製造されることが好ましい。そうすることにより、前記水膜、前記粘着層等を要さずに、前記レンズに前記親水性積層体を保持できる。
前記親水性積層体付レンズの作製は、インモールド成形装置、インサート成形装置、オーバーレイ成形装置を用いて行うことが好ましい。
まず、親水性積層体500を加熱する。加熱は赤外線加熱が好ましい。
続いて、図11Aに示すように、加熱した親水性積層体500を、第1金型501と第2金型502との間の所定の位置に配置する。このとき、親水性積層体500の樹脂製基材が第1金型501を向き、親水性樹脂層が第2金型502を向くように配置する。図11Aにおいて、第1金型501は、固定型であり、第2金型502は、可動型である。
なお、第2金型502が吸引穴504を有さず、第1金型501に圧空孔(図示せず)を有する場合には、第1金型501の圧空孔から親水性積層体500に圧空を送ることにより、第2金型502のキャビティ面に親水性積層体500を装着する。
最後に、第1金型501から突き出しピン508を押し出して、得られた親水性積層体付レンズ507を取り出す。
まず、固定枠に固定された親水性積層体によって分断された装置内の両空間について、真空ポンプ等で空気を吸引し、前記両空間内を真空引きする。
この時、片側の空間に事前に射出成型した成形材料を設置しておく。同時に、親水性積層体が軟化する所定の温度になるまで赤外線ヒーターで加熱する。親水性積層体が加熱され軟化したタイミングで、装置内空間の成形材料がない側に大気を送り込むことにより真空雰囲気下で、成形材料の立体形状に、親水性積層体をしっかりと密着させる。必要に応じ、さらに大気を送り込んだ側からの圧空押付けを併用してもよい。親水性積層体が成形体に密着した後、得られた成形品(親水性積層体付レンズの作製)を固定枠から外す。真空成形は、通常80℃〜200℃、好ましくは110℃〜160℃程度で行われる。
前記ゴーグルにおける前記その他の部材としては、例えば、前記レンズを支持するレンズフレーム、前記ゴーグルを顔に装着するための装着ベルトなどが挙げられる。
以下の実施例において、凸部の平均距離、凹部の平均距離、凸部の平均高さ、凹部の平均深さ、及び平均表面積率は、以下のようにして求めた。
まず、凸部又は凹部を有する親水性樹脂層の表面を原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)により観察し、AFMの断面プロファイルから凸部又は凹部のピッチ、及び凸部の高さ又は凹部の深さを求めた。これを前記親水性樹脂層の表面から無作為に選び出された10箇所において繰り返し行い、ピッチP1、P2、・・・、P10と、高さ又は深さH1、H2、・・・、H10とを求めた。
ここで、前記凸部のピッチは、前記凸部の頂点間の距離である。前記凹部のピッチは、前記凹部の最深部間の距離である。前記凸部の高さは、前記凸部間の谷部の最低点を基準とした前記凸部の高さである。前記凹部の深さは、前記凹部間の山部の最高点を基準とした前記凹部の深さである。
次に、これらのピッチP1、P2、・・・、P10、及び高さ又は深さH1、H2、・・・、H10をそれぞれ単純に平均(算術平均)して、凸部又は凹部の平均距離(Pm)、及び凸部の平均高さ又は凹部の平均深さ(Hm)を求めた。
凸部又は凹部を有する親水性樹脂層の表面から無作為に選び出された10箇所において繰り返しAFM像を得、表面積S1、S2、・・・、S10を求めた。次に、これらの表面積S1、S2、・・・、S10と、それぞれの観察領域の面積との比(表面積/面積)SR1、SR2、・・・、SR10を単純に平均(算術平均)して、親水性樹脂層の表面の平均表面積率SRmを求めた。
親水性樹脂層の表面の最大高低差は、以下の方法で求めた。
親水性樹脂層の表面の3μm×3μmの範囲を、原子間力顕微鏡(AFM)で観察した。そして、前記AFMに付属するソフトを用いて、最大高低差を求めた。
純水接触角は、PCA−1(協和界面化学株式会社製)を用い、下記条件で滑落法によって測定した。
・蒸留水をプラスチックシリンジに入れて、その先端にステンレス製の針を取り付けて評価面に滴下した。
・水の滴下量:2μL
・測定温度:25℃
・測定:滴下後5秒間経過時
親水性樹脂層のマルテンス硬度は、PICODENTOR HM500(商品名;フィッシャー・インストルメンツ社製)を用いて測定した。荷重1mN/20sとし、針としてダイアモンド錐体を用い、面角136°で測定した。
親水性樹脂層の鉛筆硬度は、JIS K 5600−5−4に従って測定した。
伸び率は、以下の方法により求めた。
得られた親水性積層体を、長さ10.5cm×幅2.5cmの短冊状にして測定試料とした。得られた測定試料の引張り伸び率を引張り試験機(オートグラフAG−5kNXplus、株式会社島津製作所製)で測定(測定条件:引張り速度=100mm/min;チャック間距離=8cm;測定温度=190℃)した。
親水性積層体の全光線透過率は、JIS K 7361に従って、HM−150(商品名;株式会社村上色彩技術研究所製)を用いて評価した。
親水性積層体のヘイズは、JIS K 7136に従って、HM−150(商品名;株式会社村上色彩技術研究所製)を用いて評価した。
親水性樹脂層の密着性は、JIS K 5400に従い、碁盤目(1mm間隔×100マス)セロハンテープ(ニチバン株式会社製、CT24)剥離試験により評価した。
親水性積層体の加熱収縮率差は、以下の方法により求めた。
まず、100mm×100mmサイズの四角の試験片を切り出した。このとき、該試験片の縦方向及び横方向がそれぞれ、樹脂製基材の長手方向及び幅方向と一致するように切り出した。次いで、これをオーブンで190℃×30分間加熱した。オーブンから取り出して室温まで自然冷却した後、縦方向と横方向の長さをそれぞれ定規で測定した。両方向について加熱前の長さ(=100mm)からの変化率をそれぞれ算出し、その差の絶対値を求めた。これをN=10個の試験片で求め、それらの平均値を親水性積層体の加熱収縮率差とした。
<微細な凸部及び凹部のいずれかを有する転写原盤(ガラスロール原盤)の作製>
まず、外径126mmのガラスロール原盤を準備し、このガラスロール原盤の表面に以下のようにしてレジスト層を形成した。即ち、シンナーでフォトレジストを質量比で1/10に希釈し、この希釈レジストをディッピング法によりガラスロール原盤の円柱面上に平均厚み70nm程度に塗布することにより、レジスト層を形成した。次に、ガラスロール原盤を、図4に示したロール原盤露光装置に搬送し、レジスト層を露光することにより、1つの螺旋状に連なると共に、隣接する3列のトラック間において六方格子パターンをなす潜像がレジスト層にパターニングされた。具体的には、六方格子状の露光パターンが形成されるべき領域に対して、0.50mW/mのレーザー光を照射し六方格子状の露光パターンを形成した。
次に、上述のようにして得られたロール原盤を用いて、UVインプリントにより親水性積層体を作製した。具体的には、以下のようにして行った。
樹脂製基材として、三菱ガス化学株式会社製のDF02U(PMMA/PC積層)(平均厚み125μm)を用いた。
前記樹脂製基材のPMMA表面に、下記組成のアンカー層用紫外線硬化性樹脂組成物を乾燥、硬化後の平均厚みが0.7μmになるように塗布した。
・8BR−500 45質量部
(ウレタンアクリレートポリマー、大成ファインケミカル株式会社製)
・UV−7550(ウレタンアクリレート、日本合成工業株式会社製) 15質量部
・酢酸ブチル 38.8質量部
・イルガキュア184(BASF社製) 0.6質量部
・イルガキュア907(BASF社製) 0.6質量部
・KP323(信越化学工業株式会社製) 0.003質量部
・A−600 43質量部
(ポリエチレングリコールジアクリレート、新中村化学工業株式会社製)
・M−215(イソシアヌル酸ジアクリレート、東亞合成株式会社製) 43質量部
・ライトエステルTHF(1000) 10質量部
(THF変性メタクリレート、共栄社化学株式会社製)
・Lucirin TPO(BASF製) 4質量部
市販の競泳用ゴーグルのレンズの内側面に水滴を付着させた。続いて、水滴が付着した前記レンズの内側面に、得られた親水性積層体の樹脂製基材を接触させ、前記親水性積層体を前記レンズに一様に押さえつけた。そうすることにより、前記親水性積層体と、前記レンズとの間に水膜ができ、前記親水性積層体が、前記レンズに保持された。
以上により、実施例1のゴーグルを得た。
<40℃水蒸気試験>
40℃の水蒸気を親水性樹脂層の表面に3分間当てた。その後、親水性樹脂層の表面の状態を目視により観察した。結果を表3に示した。
前記40℃水蒸気試験後の親水性樹脂層の表面の水滴を指で押し広げ、水滴が水膜になるかどうかを確認した。結果を表3に示した。
水膜を形成した後、40℃の水蒸気を1時間当て続け、水膜が維持されているかどうかを目視により確認した。結果を表3に示した。
<微細な凸部及び凹部のいずれかを有する転写原盤(板状の原盤)の作製>
レーザー加工装置として、図8に示した装置を用いた。レーザー本体340としては、サイバーレーザー株式会社製のIFRIT(商品名)を用いた。レーザー波長は800nm、繰り返し周波数は1,000Hz、パルス幅は220fsとした。
まず、板状の基材(SUS)の表面にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)をスパッタリング法により被覆することにより、原盤を作製した。次に、この原盤のDLC膜の表面に対して、前記レーザー加工装置を用いて微細な凹部を形成した。この際、表1に示すレーザー加工条件にてレーザー加工を行った。以上により、形状転写用の板状の原盤を得た。なお、原盤のサイズは、2cm×2cmの矩形状とした。
次に、上述のようにして得られた板状の原盤を用いて、UVインプリントにより親水性積層体を作製した。具体的には、以下のようにして行った。
実施例1の親水性積層体の作製において、ロール原盤を、上述のようにして得られた板状の原盤に代えた以外は、実施例1と同様にして、親水性積層体を作製した。
作製した親水性積層体について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2−1及び表2−2に示した。
実施例1のゴーグルの作製において、親水性積層体を、上記で作製した親水性積層体に代えた以外は、実施例1と同様にして、ゴーグルを作製した。
作製したゴーグルについて、実施例1と同様の評価を行った。結果を表3に示した。
得られる親水性樹脂層の表面のPm、Hm、SRm、及びPVが、表2−1に記載のPm、Hm、SRm、及びPVになるように、転写原盤の表面形状を調整した。具体的には、ピッチを露光パターンで制御し、深さをエッチング条件で調整した。
更に、得られる親水性積層体において、純水接触角、マルテンス硬度、鉛筆硬度、伸び率、全光線透過率、ヘイズ、及び加熱収縮率差が、表2−1及び表2−2に記載の純水接触角、マルテンス硬度、鉛筆硬度、伸び率、全光線透過率、ヘイズ、及び加熱収縮率差になるように、親水性樹脂層用紫外線硬化性樹脂組成物の組成を変更した。
上記の変更以外は、実施例1と同様にして、親水性積層体を作製した。得られた親水性積層体における純水接触角、マルテンス硬度、鉛筆硬度、伸び率、全光線透過率、ヘイズ、密着性、及び加熱収縮率差を、表2−1及び表2−2に示した。
実施例1のゴーグルの作製において、親水性積層体を、上記で作製した親水性積層体に代えた以外は、実施例1と同様にして、ゴーグルを作製した。
作製したゴーグルについて、実施例1と同様の評価を行った。結果を、表3に示した。
得られる親水性樹脂層の表面のPm、Hm、SRm、及びPVが、表2−1に記載のPm、Hm、SRm、及びPVになるように、転写原盤の表面形状を調整した。具体的には、ピッチを露光パターンで制御し、深さをエッチング条件で調整した。
更に、得られる親水性積層体において、純水接触角、マルテンス硬度、鉛筆硬度、伸び率、全光線透過率、ヘイズ、及び加熱収縮率差が、表2−1及び表2−2に記載の純水接触角、マルテンス硬度、鉛筆硬度、伸び率、全光線透過率、ヘイズ、及び加熱収縮率差になるように、親水性樹脂層用紫外線硬化性樹脂組成物の組成を変更した。
上記の変更以外は、実施例1と同様にして、親水性積層体を作製した。得られた親水性積層体における純水接触角、マルテンス硬度、鉛筆硬度、伸び率、全光線透過率、ヘイズ、密着性、及び加熱収縮率差を、表2−1及び表2−2に示した。
実施例1のゴーグルの作製において、親水性積層体を、上記で作製した親水性積層体に代えた以外は、実施例1と同様にして、ゴーグルを作製した。
作製したゴーグルについて、実施例1と同様の評価を行った。結果を、表3に示した。
また、親水性樹脂層の表面の純水接触角が15°以下であるものの、親水性樹脂層の表面の最大高低差が350nmを超える比較例2のゴーグルも、親水性樹脂層の表面に水膜が形成されなかった。
212 親水性樹脂層
231 ロール原盤
232 構造体
236 未硬化樹脂層
237 活性エネルギー線
311 樹脂製基材
312 親水性樹脂層
331 板状の原盤
332 構造体
333 未硬化樹脂層
334 活性エネルギー線
Claims (8)
- レンズと、前記レンズの内側面に保持された親水性積層体とを有するゴーグルであって、
前記親水性積層体が、樹脂製基材と、前記樹脂製基材上に親水性樹脂層とを、前記レンズ側からこの順で有し、
前記親水性樹脂層が、表面に微細な凸部及び凹部のいずれかを有し、
前記親水性樹脂層の表面の純水接触角が、15°以下であり、
前記親水性樹脂層の表面の最大高低差が、350nm以下である、
ことを特徴とするゴーグル。 - 前記レンズと、前記親水性積層体との間に水膜を有し、
前記親水性積層体が、前記水膜によって前記レンズの内側面に保持されている請求項1に記載のゴーグル。 - 前記親水性積層体が、前記水膜に加え、更に物理的に前記レンズの内側面に保持されている請求項2に記載のゴーグル。
- 前記親水性積層体が、前記樹脂製基材の前記レンズ側上に、表面に微細な凸部及び凹部のいずれかを有する第2の親水性樹脂層を有する請求項1から3のいずれかに記載のゴーグル。
- 前記第2の親水性樹脂層の表面の純水接触角が、15°以下であり、
前記第2の親水性樹脂層の表面の最大高低差が、350nm以下である、
請求項4に記載のゴーグル。 - 前記レンズと、前記親水性積層体との間に粘着層を有し、
前記親水性積層体が、前記粘着層によって前記レンズの内側面に保持されている請求項1に記載のゴーグル。 - 前記親水性樹脂層の表面の平均表面積率が、1.40以上である請求項1から6のいずれかに記載のゴーグル。
- 請求項1に記載のゴーグルを製造するゴーグルの製造方法であって、
前記親水性積層体の前記樹脂製基材側に、前記レンズを作製するための成形材料を射出成形する工程を含むことを特徴とするゴーグルの製造方法。
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