JP6458804B2 - 透光性構造体 - Google Patents
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Description
防眩膜の形成方法としては、アルコキシシランの加水分解縮合物等のシリカ前駆体を含む塗布液をスプレー法にて基材上に塗布し、焼成する方法が知られている(例えば特許文献1参照)。スプレー法により防眩膜を形成する場合、二流体スプレーノズルが用いられることが多い。
また、本発明は、防眩性に優れ、かつぎらつきが充分に抑制された透光性構造体を製造できる製造方法を提供することを他の目的とする。
(1)表面に以下の凹凸構造を有し、ヘイズが10%超70%以下である透光性構造体。
凹凸構造:レーザ顕微鏡で、無作為に選択される(101μm×135μm)〜(111μm×148μm)の領域を測定して得られる表面形状のベアリング高さ+0.05μmの高さでの断面における直径(真円換算)が10μm超である第一の凸部と、前記表面形状のベアリング高さ+0.5μmの高さでの断面における直径(真円換算)が1μm超である第二の凸部とを含み、
前記表面形状のベアリング高さ+0.05μmの高さでの断面における前記第一の凸部の平均直径(真円換算)が10μm超185μm以下であり、前記第一の凸部の、前記領域内で最も低い部分の高さを基準とした最大高さが0.2〜8μmであり、
前記第二の凸部の数が、1μm2あたり0.0004〜1.2個であり、前記第二の凸部の、前記ベアリング高さを基準とした平均高さが0.1〜8μmである。
すなわち、(A)第一の凸部と(B)第二の凸部の表面構造を有する透光性構造体であって、
(A)第一の凸部は、レーザー顕微鏡による、無作為に選択される(101μm×135μm)〜(111μm×148μm)の測定領域で、表面形状のベアリング高さ+0.05μmの高さでの断面における直径(真円換算)が10μm超185μm以下であり、前記領域内で最も低い部分の高さを基準とした最大高さが0.2〜8μmであり、
(B)第二の凸部は、前記領域内で表面形状のベアリング高さ+0.5μmの高さでの断面における直径(真円換算)が1μm超であり、前記領域内で1μm2あたり0.0004〜1.2個であり、平均高さが前記ベアリング高さを基準として0.1〜8μmである。
(2)前記凹凸構造を表面に有する透光性基材を備える(1)に記載の透光性構造体。
(3)透光性基材と、前記透光性基材上に形成された防眩膜とを備え、
前記防眩膜の表面に前記凹凸構造を有する(1)または(2)に記載の透光性構造体。
(4)前記防眩膜の屈折率が1.40〜1.46である(3)に記載の透光性構造体。
(5)前記防眩膜がシリカを主成分とする(3)または(4)に記載の透光性構造体。
(6)前記透光性基材がガラス板である(2)〜(5)のいずれか一項に記載の透光性構造体。
(7)前記透光性基材が曲面を有する(2)〜(6)のいずれか一項に記載の透光性構造体。
(8)撥水撥油層をさらに備え、
前記撥水撥油層の表面が、前記凹凸構造を有する表面を構成している(1)〜(7)のいずれか一項に記載の透光性構造体。
(10)車載物品用である(1)〜(9)のいずれか一項に記載の透光性構造体。
(11)透光性基材と、前記透光性基材上に形成された防眩膜とを備え、
前記防眩膜は、レーザ顕微鏡で、無作為に選択される(101μm×135μm)〜(111μm×148μm)の領域を測定して得られる表面形状のベアリング高さ+0.05μmの高さでの断面における直径(真円換算)が10μm超である第一の凸部と、前記表面形状のベアリング高さ+0.5μmの高さでの断面における直径(真円換算)が1μm超である第二の凸部とを含み、
前記表面形状のベアリング高さ+0.05μmの高さでの断面における前記第一の凸部の平均直径(真円換算)が10μm超143μm以下であり、前記第一の凸部の、前記領域内で最も低い部分の高さを基準とした最大高さが0.2〜5μmであり、
前記第二の凸部の数が、1μm2あたり0.0004〜1.2個であり、前記第二の凸部の、前記ベアリング高さを基準とした平均高さが1〜8μmである、凹凸構造を有し、ヘイズが10%超70%以下であることを特徴とする透光性構造体。
すなわち(A)第一の凸部と(B)第二の凸部の表面構造を有し、ヘイズが10%超70%以下である透光性構造体であって、
(A)第一の凸部は、レーザー顕微鏡による(101μm×135μm)〜(111μm×148μm)の測定領域で、表面形状のベアリング高さ+0.05μmの高さでの断面における直径(真円換算)が10μm超143μm以下であり、前記領域内で最も低い部分の高さを基準とした最大高さが0.2〜5μmであり、
(B)第二の凸部は、前記領域内で表面形状のベアリング高さ+0.5μmの高さでの断面における直径(真円換算)が1μm超であり、前記領域内で1μm2あたり0.0004〜1.2個であり、平均高さが前記ベアリング高さを基準として0.1〜8μmである。
(13)前記防眩膜がシリカを主成分とする(11)または(12)に記載の透光性構造体。
(14)前記透光性基材がガラス板である(11)〜(13)のいずれか一項に記載の透光性構造体。
(15)前記透光性基材が曲面を有する(11)〜(14)のいずれか一項に記載の透光性構造体。
(16)撥水撥油層をさらに備え、
前記撥水撥油層の表面が、前記凹凸構造を有する表面を構成している(11)〜(15)のいずれか一項に記載の透光性構造体。
(17)輸送機内装物品用である(11)〜(16)のいずれか一項に記載の透光性構造体。
(18)車載物品用である(11)〜(16)のいずれか一項に記載の透光性構造体。
本発明の透光性構造体の製造方法によれば、防眩性に優れ、かつぎらつきが充分に抑制された透光性構造体を製造できる。
本発明の物品が備える透光性構造体は、防眩性に優れ、かつぎらつきが充分に抑制されたものである。
「透光性」とは、可視光を透過可能であることを意味する。
「ベアリング高さ」は、レーザ顕微鏡で(101μm×135μm)〜(111μm×148μm)の領域(以下、「観察領域」ともいう。)を測定して得られる、観察領域の表面形状のxyzデータから求められる高さ分布ヒストグラムにて、最も優勢な高さzの値である。xyzデータにおける高さzは、観察領域の最低点を基準とした高さ(高さzを測定する位置から、観察領域における透光性構造体の主面に平行な平面であって最低点を含む平面に下した垂線の長さ)であり、以下において特に基準を規定しない場合の表面形状における高さの意味も同様である。ベアリング高さ算出時のヒストグラムの刻み(bin)は1000に設定した。
「シリカを主成分とする」とは、SiO2を90質量%以上含むことを意味する。
「シリカ前駆体」とは、焼成することによってシリカを主成分とするマトリックスを形成し得る物質を意味する。
「ケイ素原子に結合した加水分解性基」とは、加水分解によって、ケイ素原子に結合したOH基に変換し得る基を意味する。
「鱗片状粒子」とは、扁平な形状を有する粒子を意味する。粒子の形状は、透過型電子顕微鏡(以下、TEMとも記す。)を用いて確認できる。
「平均粒子径」は、体積基準で求めた粒度分布の全体積を100%とした累積体積分布曲線において50%となる点の粒子径、すなわち体積基準累積50%径(D50)を意味する。粒度分布は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置で測定した頻度分布および累積体積分布曲線で求められる。
「アスペクト比」は、粒子の厚さに対する最長長さの比(最長長さ/厚さ)を意味し、「平均アスペクト比」は、無作為に選択された50個の粒子のアスペクト比の平均値である。粒子の厚さは、原子間力顕微鏡(以下、AFMとも記す。)によって測定され、最長長さは、TEMによって測定される。
本明細書において数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含む意味で使用され、特段の定めがない限り、以下本明細書において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
{第一実施形態}
図1は、本発明の透光性構造体の第一実施形態を示す断面模式図である。
本実施形態の透光性構造体1は、透光性基材3と、透光性基材3の第一の表面3A上に形成された防眩膜5とを備える。防眩膜5は、表面に凹凸構造を有する。防眩膜5の表面は、透光性構造体1の表面を構成している。そのため、透光性構造体1は、表面に前記凹凸構造を有する。
透光性基材3としては、可視光を透過可能なものであればよく、透明であるものが好ましい。透光性基材3における透明とは、400〜1100nmの波長領域の光を平均して80%以上透過する(すなわち、平均透過率が80%以上である)ことを意味する。400〜1100nmの波長領域の光の平均透過率は、積分球を用いて測定される値である。
ガラスとしては、たとえばソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。
樹脂としては、たとえばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリメタクリル酸メチル等が挙げられる。
透光性基材3の第一の表面3Aは、平滑であってもよく、凹凸を有してもよい。防眩膜5を設けることの有用性の点では、平滑であることが好ましい。第一の表面3Aの算術平均粗さRaは、10nm以下であることが好ましく、5nm以下がより好ましく、2nm以下がさらに好ましく、1nm以下が特に好ましい。ここで言うRaは、英弘精機株式会社製走査型プローブ顕微鏡多機能ユニットSPA−400の原子間力顕微鏡(AFM)モードで測定した値である。
透光性基材3の形状は、図示するような平坦な形状のみでなく、曲面を有する形状であってもよい。最近では、画像表示装置を備える各種機器(テレビ、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、カーナビゲーション等)において、画像表示装置の表示面が曲面とされたものが登場している。透光性基材3が曲面を有する形状である透光性構造体1は、このような画像表示装置用として有用である。
透光性基材3が曲面を有する場合、透光性基材3の表面は、全体が曲面で構成されてもよく、曲面である部分と平坦である部分とから構成されてもよい。表面全体が曲面で構成される場合の例として、たとえば、透光性基材の断面が円弧状である場合が挙げられる。
なお、ここでの曲面は、レーザ顕微鏡で観察される観察領域では無視できる程度のマクロ的な曲面である。
ガラス板は、フロート法、フュージョン法、ダウンドロー法等により成形された平滑なガラス板であってもよく、ロールアウト法等で形成された表面に凹凸を有する型板ガラスであってもよい。また、平坦な形状のガラス板のみでなく、曲面を有する形状のガラス板でもよい。ガラス板が曲面を有する場合、該曲面の好ましい曲率半径は、前記と同様である。
ガラス板の厚みは特に限定されない。たとえば、厚み10mm以下のガラス板を使用することができる。厚みが薄いほど光の吸収を低く抑えられるため、透過率向上を目的とする用途にとって好ましい。また、厚みが薄いほど透光性構造体1の軽量化に寄与する。
ただし、本発明においては、強化ガラス板以外のガラス板も使用でき、透光性構造体1の用途等に応じて適宜設定できる。
風冷強化法では、ガラスの軟化点温度付近(例えば600〜700℃)まで加熱したガラス板表面を風冷等により急冷する。これにより、ガラス板の表面と内部との間に温度差が生じ、ガラス板表層に圧縮応力が生じる。
化学強化法では、ガラスの歪点温度以下の温度でガラス板を溶融塩に浸漬して、ガラス板表層のイオン(例えばナトリウムイオン)を、より大きなイオン半径のイオン(例えばカリウムイオン)へと交換する。これにより、ガラス板表層に圧縮応力が生じる。
化学強化処理が施されるガラス板は、化学強化可能な組成を有するものである限り特に限定されず、種々の組成のものを使用することができ、例えばソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボレートガラス、リチウムアルミノシリケートガラス、ホウ珪酸ガラス、その他の各種ガラスが挙げられる。化学強化しやすい点では、ガラス組成として、酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を56〜75%、Al2O3を1〜20%、Na2Oを8〜22%、K2Oを0〜10%、MgOを0〜14%、ZrO2を0〜5%、CaOを0〜10%含有することが好ましい。これらの中では、アルミノシリケートガラスが好ましい。
化学強化処理が施されるガラス板の板厚みは、0.4〜3mmが好ましく、0.5〜2.5mmが特に好ましい。化学強化ガラス板の板厚みが前記範囲の上限値以下であれば、透光性構造体1が軽量で、前記範囲の下限値以上であれば、透光性構造体1が強度に優れる。
尚、化学強化される前後で板厚みに変化は無い。すなわち、化学強化処理が施されるガラス板の板厚みは、化学強化ガラス板(すなわち、化学強化処理が施された後のガラス板)の板厚みである。
以上のガラスの物理強化処理及び化学強化処理は、ガラス板表面に防眩膜を形成する前に行ってもよく、形成した後に行ってもよい。
透光性基材本体は、前記で透光性基材3として挙げたものと同様である。
機能層としては、アンダーコート層、密着改善層、保護層等が挙げられる。
アンダーコート層は、アルカリバリア層やワイドバンドの低屈折率層としての機能を有する。アンダーコート層としては、アルコキシシランの加水分解物(ゾルゲルシリカ)を含むアンダーコート用塗料組成物を透光性基材本体に塗布することによって形成される層が好ましい。
防眩膜とは表面反射を抑制するための膜である。例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)等の各種画像表示装置においては、室内照明(蛍光灯等)、太陽光等の外光が表示面に映り込むと、反射像によって視認性が低下する。反射像による視認性の低下を抑制する方法としては、表示面上にアンチグレア層(以下、AG層とも記す。)を形成して外光を乱反射させる、いわゆるアンチグレア処理がある。
図2は、防眩膜5の表面形状におけるベアリング高さ+0.05μmの高さを説明する断面模式図である。図3は、図2におけるベアリング高さ+0.05μmの高さに換えてベアリング高さ+0.5μmの高さを説明する断面模式図である。
防眩膜5は、表面に凹凸構造を有し、前記凹凸構造は、第一の凸部5aと、第二の凸部5bとを含む。防眩膜5には局所的に、第一の凸部5aおよび第二の凸部5bが存在せず、透光性基材3が露出している部分があってもよい。
第二の凸部5bは、前記表面形状のベアリング高さh1+0.5μmの高さh3での断面における直径(真円換算)が1μm超(好ましくは1μm超20μm以下)である凸部である。すなわち、前記表面形状の高さh3での断面において切断面が観察される凸部であって、該切断面の面積から算出される直径(真円換算)が1μm超のものである。
観察領域は、(101μm〜111μm)×(135μm〜148μm)の範囲内である。つまり観察領域は、最小で101μm×135μm、最大で111μm×148μmである。また、縦×横の比率(長辺の長さ/短辺の長さ)は、通常、約1.21〜1.46の範囲内とされている。
ここで、観察領域を範囲で記載したのは、同じ倍率の対物レンズを用いても、レンズの個体差により観察領域が異なるためである。測定結果は、観察領域内の最大、最小、および平均値で表されるため、わずかに観察領域が異なっても、同じ倍率の対物レンズを選定すれば、結果にはほとんど違いは無い。
hv:レーザ顕微鏡で測定する領域内で最も低い部分の高さ。
hp:前記表面形状を、高さhvにて、透光性基材3の表面から得られたレーザ顕微鏡データを3次多項式面フィット法を用いて傾き補正した面と平行な面で切断した断面を基準面とし、該断面の高さを高くしていったときに、最初に直径(真円換算)10μm超の凸部の切断面が観察されなくなる断面の高さ。
前記平均高さは、前記表面形状におけるベアリング高さh1を基準とした値である。すなわち、前記領域内の個々の第二の凸部5bについて、ベアリング高さh1を高さ0とした高さを測定し、それらを平均した値である。
ベアリング高さh1、ベアリング高さh1+0.05μmの高さh3での断面、ベアリング高さh1+0.5μmの高さh3での断面それぞれにおける凸部の切断面の直径(真円換算)、第一の凸部5aの最大高さ(P to V)、第二の凸部5bの平均高さ、第二の凸部5bの数は、それぞれ、レーザ顕微鏡で測定した表面形状のデータを画像処理ソフトウェア(イメージメトロロジー社製「SPIP」)で解析することにより求められる。詳しい解析方法は、後述の実施例に示すとおりである。
防眩膜5の屈折率は、1.36〜1.46であることが好ましく、1.40〜1.46であることがより好ましく、1.43〜1.46が特に好ましい。防眩膜5の屈折率が前記範囲の上限値以下であれば、防眩膜5の表面での外光の反射率が低くなり、防眩効果がより優れる。防眩膜5の屈折率が前記範囲の下限値以上であれば、防眩膜5の緻密性が充分に高く、ガラス板等の透光性基材3との密着性に優れる。
防眩膜5は、シリカを主成分とすることが好ましい。シリカを主成分とすれば、防眩膜5の屈折率(反射率)が低くなりやすい。また、防眩膜5の化学的安定性等も良好である。また、透光性基材3の材質がガラスの場合、透光性基材3との密着性が良好である。
シリカを主成分とする場合、防眩膜5は、シリカのみから構成されてもよく、シリカ以外の成分を少量含んでもよい。該成分としては、Li,B,C,N,F,Na,Mg,Al,P,S,K,Ca,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Sr,Y,Zr,Nb,Ru,Pd,Ag,In,Sn,Hf,Ta,W,Pt,Au,Biおよびランタノイド元素より選ばれる1つもしくは複数のイオンおよびまたは酸化物等の化合物が挙げられる。
塗料組成物がシリカ前駆体(A)を含む場合、防眩膜5のマトリックスは、シリカ前駆体(A)に由来する、シリカを主成分とするものである。防眩膜5は、粒子(C)から構成されてもよい。この場合、粒子(C)は、シリカ粒子が好ましい。防眩膜5は、前記マトリックス中に粒子(C)が分散したものであってもよい。
該塗料組成物を用いた防眩膜5の形成方法については後で詳しく説明する。
「60゜鏡面光沢度」は、JIS Z8741:1997(ISO2813:1994)に記載された方法によって、裏面(すなわち、防眩膜が形成された側とは反対側の面)反射を消さずに測定される。
透光性構造体1のヘイズは、10%超70%以下が好ましく、10%超60%以下がより好ましく、10%超50%以下が特に好ましい。ヘイズが前記範囲の下限値以上であれば、防眩性がより優れる。
「ヘイズ」は、JIS K7136:2000(ISO14782:1999)に記載された方法によって測定される。
透光性構造体1は、アイシステム社製アイスケールISC−Aを用いて、アップルインコーポレイテッド社製iPhone4の上に、凹凸構造を有する表面(防眩膜5側の表面)が上になるように透光性構造体1を置いて測定されるぎらつき(Sparkle)指標値Sが、100未満であることが好ましく、80未満がより好ましく、60未満が特に好ましい。ぎらつき指標値Sが小さいほど、ぎらつきが抑制されていることを示す。
以上説明した透光性構造体1にあっては、表面(防眩膜5側の表面)に、第一の凸部5aと第二の凸部5bとを含み、第二の凸部5bの数が1μm2あたり0.0004〜1.2個である凹凸構造を有するため、防眩性に優れ、かつ、ぎらつきが充分に抑制されている。
透光性構造体1において、第一の凸部5aは、主に、外光を拡散反射させることで防眩性に寄与し、第二の凸部5bは、主に、ぎらつきの抑制に寄与すると考えられる。凹凸構造が第一の凸部5aのみから構成される場合、透光性基材3側から防眩膜5に入射した光が第一の凸部5aの表面で屈折し、屈折した光同士が第一の凸部5aの表面近傍で干渉してぎらつきの原因になると推測される。第二の凸部5bは、屈折した光同士が干渉することを阻害してぎらつきを抑制すると推測される。
透光性構造体1の製造方法としては、たとえば、
透光性基材上に塗料組成物を塗布して塗膜を形成し、前記塗膜を焼成することにより防眩膜を形成する工程を有し、
前記塗料組成物が、シリカ前駆体(A)および粒子(C)の少なくとも一方と、液状媒体(B)とを含み、かつ前記液状媒体(B)が、沸点150℃以下の液状媒体(B1)を、前記液状媒体(B)の全量に対して86質量%以上含み、
前記塗料組成物の塗布が、回転霧化頭を備える静電塗装ガンを備える静電塗装装置を用いて前記塗料組成物を帯電させ噴霧することにより行われることを特徴とする透光性構造体の製造方法が挙げられる。
前記塗料組成物を準備する工程(以下、塗料組成物調製工程ともいう。)と、
回転霧化頭を備える静電塗装ガンを備える静電塗装装置を用いて、前記塗料組成物を帯電させ噴霧することにより透光性基材3上に塗布して塗膜を形成する工程(以下、塗布工程ともいう。)と、
前記塗膜を焼成することにより防眩膜5を形成する工程(以下、焼成工程ともいう。)と、
を有する製造方法が挙げられる。
上記の製造方法は、必要に応じて、防眩膜5を形成する前に、透光性基材本体の表面に機能層を形成して透光性基材3を作製する工程を有していてもよく、防眩膜5を形成した後に、公知の後加工を施す工程を有していてもよい。
塗料組成物は、シリカ前駆体(A)および粒子(C)の少なくとも一方と、液状媒体(B)とを含む。
塗料組成物が、シリカ前駆体(A)を含まず、粒子(C)を含む場合、粒子(C)の平均粒子径は、30nm以下であることが好ましい。
塗料組成物は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、シリカ前駆体(A)以外の他のバインダ(D)、その他の添加剤(E)等を含んでいてもよい。
シリカ前駆体(A)としては、ケイ素原子に結合した炭化水素基および加水分解性基を有するシラン化合物(A1)およびその加水分解縮合物、アルコキシシラン(ただしシラン化合物(A1)を除く。)およびその加水分解縮合物(ゾルゲルシリカ)、シラザン等が挙げられる。
炭化水素基は、炭素原子間に−O−、−S−、−CO−および−NR’−(ただしR’は水素原子または1価の炭化水素基である。)から選ばれる1つまたは2つ以上を組み合わせた基を有していてもよい。
アルコキシ基としては、炭素数1〜3のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基またはエトキシ基がより好ましい。
シラン化合物(A1)中に加水分解性基が複数存在する場合には、加水分解性基は、同じ基であっても異なる基であってもよく、同じ基であることが入手しやすさの点で好ましい。
R3−pLpSi−Q−SiLpR3−p ・・・(I)
Qとしては、入手が容易であり、かつ膜厚が厚くても防眩膜5のクラックや膜剥がれが生じにくい点から、炭素数2〜8のアルキレン基が好ましく、炭素数2〜6のアルキレン基がさらに好ましい。
Rは、水素原子または1価の炭化水素基である。1価の炭化水素としては、上述したものが挙げられる。
pは、1〜3の整数である。pは、反応速度が遅くなりすぎない点から、2または3が好ましく、3が特に好ましい。
たとえばテトラアルコキシシランの場合、テトラアルコキシシランの4倍モル以上の水、および触媒として酸またはアルカリを用いて行う。
酸としては、無機酸(HNO3、H2SO4、HCl等。)、有機酸(ギ酸、シュウ酸、モノクロル酢酸、ジクロル酢酸、トリクロル酢酸等。)が挙げられる。アルカリとしては、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。触媒としては、シラン化合物(A)の加水分解縮合物の長期保存性の点では、酸が好ましい。
シリカ前駆体(A)は、防眩膜5のクラックや膜剥がれを防止する観点から、シラン化合物(A1)およびその加水分解縮合物のいずれか一方または両方を含むことが好ましい。
シリカ前駆体(A)は、防眩膜5の耐摩耗強度の観点から、テトラアルコキシシランおよびその加水分解縮合物のいずれか一方または両方を含むことが好ましい。
シリカ前駆体(A)は、シラン化合物(A1)およびその加水分解縮合物のいずれか一方または両方と、テトラアルコキシシランおよびその加水分解縮合物のいずれか一方または両方と、を含むことが特に好ましい。
液状媒体(B)は、塗料組成物がシリカ前駆体(A)を含む場合は、シリカ前駆体(A)を溶解または分散するものであり、塗料組成物が粒子(C)を含む場合は、粒子(C)を分散するものである。塗料組成物がシリカ前駆体(A)および粒子(C)の両方を含む場合、液状媒体(B)は、シリカ前駆体(A)を溶解または分散する溶媒または分散媒としての機能と、粒子(C)を分散する分散媒としての機能の両方を有するものであってもよい。
液状媒体(B1)の沸点が150℃以下であれば、塗料組成物を、回転霧化頭を備える静電塗装ガンを備える静電塗装装置を用いて透光性基材3上に塗布し、焼成して得られる膜がより好ましい防眩性能を有する。液状媒体(B1)の沸点が前記範囲の下限値以上であれば、塗料組成物の液滴が透光性基材3上に付着した後、液滴形状を十分に保ったまま凹凸構造を形成できる。
液状媒体(B1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
他の液状媒体としては、たとえば、アルコール類、ケトン類、エーテル類、セロソルブ類、エステル類、グリコールエーテル類、含窒素化合物、含硫黄化合物等が挙げられる。
アルコール類としては、ジアセトンアルコール、1−ヘキサノール、エチレングリコール等が挙げられる。
含窒素化合物としては、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
グリコールエーテル類としては、エチレングリコールモノブチルエーテル等が挙げられる。
含硫黄化合物としては、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
他の液状媒体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
この場合、液状媒体(B)は、水のみであってもよく、水と他の液体との混合液であってもよい。他の液体としては、水以外の液状媒体(B1)でもよく、他の液状媒体でもよく、たとえば、アルコール類、ケトン類、エーテル類、セロソルブ類、エステル類、グリコールエーテル類、含窒素化合物、含硫黄化合物等が挙げられる。これらのうち、シリカ前駆体(A)の溶媒としては、アルコール類が好ましく、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールが特に好ましい。
粒子(C)は、単独で、またはシリカ前駆体(A)に由来するマトリックスとともに、防眩膜を構成する。
塗料組成物が、シリカ前駆体(A)を含まず、粒子(C)を含む場合、粒子(C)の平均粒子径は30nm以下であることが好ましい。
粒子(C)としては、鱗片状粒子(C1)、鱗片状粒子(C1)以外の他の粒子(C2)等が挙げられる。
鱗片状粒子(C1)の平均アスペクト比は、50〜650が好ましく、100〜350がより好ましく、170〜240がさらに好ましい。鱗片状粒子(C1)の平均アスペクト比が50以上であれば、膜厚が厚くても防眩膜のクラックや膜剥がれが充分に抑えられる。鱗片状粒子(C1)の平均アスペクト比が650以下であれば、塗料組成物中における分散安定性が良好となる。
鱗片状シリカ粒子は、シリカ1次粒子およびシリカ2次粒子のいずれか一方のみであってもよく、両方であってもよい。
シリカ1次粒子の厚さに対する最小長さの比(最小長さ/厚さ)は、2以上が好ましく、5以上がより好ましく、10以上がさらに好ましい。
シリカ2次粒子の厚さに対する最小長さの比(最小長さ/厚さ)は、2以上が好ましく、5以上がより好ましく、10以上がさらに好ましい。
シリカ2次粒子は、融着することなく互いに独立に存在していることが好ましい。
塗料組成物の調製には、複数の鱗片状シリカ粒子の集合体である粉体、または該粉体を液状媒体に分散させた分散体が用いられる。分散体中のシリカ濃度は、1〜80質量%が好ましい。
不定形シリカ粒子およびシリカ凝集体は、いずれも、TEM観察において黒色状に観察される。一方、薄片状のシリカ1次粒子またはシリカ2次粒子は、TEM観察において透明または半透明状に観察される。
鱗片状シリカ粒子としては、特開2014−94845号公報に記載の製造方法によって製造されたものが好ましい。該製造方法は、鱗片状シリカ粒子が凝集したシリカ凝集体を含むシリカ粉体をpH2以下で酸処理する工程と、酸処理したシリカ粉体をpH8以上でアルカリ処理し、シリカ凝集体を解膠する工程と、アルカリ処理したシリカ粉体を湿式解砕し、鱗片状シリカ粒子を得る工程とを有する。該製造方法によれば、公知の製造方法(たとえば、特許第4063464号公報に記載の方法)に比べて、製造工程での不定形シリカ粒子の発生が抑えられ、不定形シリカ粒子の含有量の少ない粉体または分散体を得ることができる。
鱗片状粒子(C1)以外の他の粒子(C2)としては、金属酸化物粒子、金属粒子、顔料系粒子、樹脂粒子等が挙げられる。
金属粒子の材料としては、金属(Ag、Ru等)、合金(AgPd、RuAu等)等が挙げられる。
顔料系粒子としては、無機顔料(チタンブラック、カーボンブラック等)、有機顔料が挙げられる。
樹脂粒子の材料としては、アクリル樹脂、ポリスチレン、メラニン樹脂等が挙げられる。
粒子(C2)は、中実粒子でもよく、中空粒子でもよく、多孔質粒子等の穴あき粒子でもよい。
多孔質球状シリカ粒子の細孔容積は、0.5〜1.5cm3/gが好ましい。
多孔質球状シリカ粒子の市販品としては、日産化学工業社製のライトスター(登録商標)シリーズが挙げられる。
粒子(C)は、鱗片状粒子(C1)を含むことが好ましく、さらに粒子(C2)を含んでもよい。鱗片状粒子(C1)を含むことで、防眩膜5のヘイズが高まり、より優れた防眩性能が得られる。また、粒子(C2)に比べて、鱗片状粒子(C1)を含ませた場合、防眩膜5の膜厚を厚くしたときにクラックや膜剥がれが生じにくい。
バインダ(D)(ただしシリカ前駆体(A)を除く。)としては、液体媒体(B)に溶解または分散する無機物や樹脂等が挙げられる。
無機物としては、たとえばシリカ以外の金属酸化物前駆体(金属:チタン、ジルコニウム、等)が挙げられる。
樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。
添加剤(E)としては、たとえば、極性基を有する有機化合物(E1)、紫外線吸収剤、赤外線反射剤、赤外線吸収剤、反射防止剤、レベリング性向上のための界面活性剤、耐久性向上のための金属化合物等が挙げられる。
極性基を有する有機化合物(E1)としては、粒子(C)の凝集抑制効果の点から、分子中に水酸基および/またはカルボニル基を有するものが好ましく、分子中に水酸基、アルデヒド基(−CHO)、ケトン(−C(=O)−)、エステル結合(−C(=O)O−)、カルボキシ基(−COOH)からなる群から選ばれる1種以上を有するものがより好ましく、分子中にカルボキシ基、水酸基、アルデヒド基およびケトンからなる群から選ばれる1種以上を有するものがさらに好ましい。
セルロース誘導体としては、ポリヒドロキシアルキルセルロースが挙げられる。
有機酸(ただし、不飽和カルボン酸重合体を除く。)としては、ギ酸、しゅう酸、モノクロル酢酸、ジクロルム酢酸、トリクロル酢酸、クエン酸、酒石酸、マレイン酸等が挙げられる。
なお、アルコキシシラン等の加水分解に触媒として有機酸を用いた場合、該有機酸も有機化合物(E1)としての有機酸に含まれる。
なお、テルペン化合物には液状媒体として機能するものもあるが、「イソプレンを構成単位とする(C5H8)nの組成の炭化水素」であるものは、テルペン誘導体に該当し、液状媒体には該当しないものとする。
テルペン誘導体としては、テルペンアルコール(α−テルピネオール、テルピネン4−オール、L−メントール、(±)シトロネロール、ミルテノール、ボルネオール、ネロール、ファルネソール、フィトール等)、テルペンアルデヒド(シトラール、β−シクロシトラール、ペリラアルデヒド等)、テルペンケトン((±)しょうのう、β−ヨノン等)、テルペンカルボン酸(シトロネル酸、アビエチン酸等)、テルペンエステル(酢酸テルピニル、酢酸メンチル等)等が挙げられる。
耐久性向上のための金属化合物としては、ジルコニウムキレート化合物、チタンキレート化合物、アルミニウムキレート化合物等が好ましい。ジルコニウムキレート化合物としては、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、ジルコニウムトリブトキシステアレート等が挙げられる。
塗料組成物として、シリカ前駆体(A)および粒子(C)を含む場合、塗料組成物中のシリカ前駆体(A)と粒子(C)との合計の含有量は、塗料組成物中の固形分(100質量%)(ただし、シリカ前駆体(A)はSiO2換算とする。)のうち、30〜100質量%が好ましく、40〜100質量%がより好ましい。シリカ前駆体(A)と粒子(C)との合計の含有量が前記範囲の下限値以上であれば、防眩膜の透光性基材3との密着性に優れる。シリカ前駆体(A)と粒子(C)との合計の含有量が前記範囲の上限値以下であれば、防眩膜5のクラックや膜はがれが抑えられる。
塗料組成物の固形分濃度は、塗料組成物の全量(100質量%)のうち、1〜8質量%が好ましく、2〜6質量%がより好ましい。固形分濃度が前記範囲の下限値以上であれば、塗料組成物の液量を少なくできる。固形分濃度が前記範囲の上限値以下であれば、防眩膜の膜厚の均一性が向上する。
塗料組成物の固形分濃度は、塗料組成物中の、液状媒体(B)以外の全成分の含有量の合計である。ただし、シリカ前駆体(A)の含有量は、SiO2換算である。
液状媒体(B1)の含有量は、液状媒体(B)の全量に対して90質量%以上が好ましい。液状媒体(B1)の含有量は、液状媒体(B)の全量に対して100質量%であっても構わない。
塗料組成物の塗布温度における粘度(以下、「液粘度」ともいう。)は、0.003Pa・s以下(3mPa・s以下)であることが好ましく、0.001〜0.003Pa・sが特に好ましい。液粘度が前記の上限値以下であれば、塗料組成物を噴霧したときに形成される液滴がより微細になり、所望の表面形状の防眩膜が形成されやすい。液粘度が前記の下限値以上であれば、防眩膜の表面凹凸形状が均一となる。
塗料組成物の粘度は、B型粘度計により測定される値である。
塗料組成物は、たとえば、シラン前駆体(A)が液体媒体(B)に溶解した溶液を調製し、必要に応じて追加の液状媒体(B)、粒子(C)の分散液等を混合することによって調製できる。
粒子(C)が鱗片状粒子(C1)を含み、シリカ前駆体(A)がテトラアルコキシシランの加水分解縮合物を含む場合は、所望の性能を有する防眩膜を高いレベルで再現性よく製造できる点から、テトラアルコキシシランの溶液、またはテトラアルコキシシランおよびその加水分解縮合物の混合物の溶液と、鱗片状粒子(C1)の分散液とを混合した後、鱗片状粒子(C1)の存在下でテトラアルコキシシランを加水分解し、縮合させることが好ましい。
透光性基材上への前記塗料組成物の塗布は、回転霧化頭を備える静電塗装ガンを備える静電塗装装置を用いて、前記塗料組成物を帯電させ噴霧することにより行われる。これにより、透光性基材上に、前記塗料組成物の塗膜が形成される。
図4は、静電塗装装置の一例を示す概略図である。
静電塗装装置10は、コーティングブース11と、チェーンコンベア12と、複数の静電塗装ガン17と、高電圧発生装置18と、排気ボックス20とを具備する。
チェーンコンベア12は、コーティングブース11を貫通し、導電性基板21およびこの上に載せられた透光性基材3を所定方向に搬送するようになっている。
複数の静電塗装ガン17は、チェーンコンベア12の上方のコーティングブース11内に、透光性基材3の搬送方向に交差する方向に並んで配置され、それぞれに高電圧ケーブル13、塗料組成物の供給ライン14、塗料組成物の回収ライン15、および2系統のエアの供給ライン16a、16bが接続されている。
高電圧発生装置18は、高電圧ケーブル13を介して静電塗装ガン17に接続され、かつ接地されている。
排気ボックス20は、静電塗装ガン17およびチェーンコンベア12の下方に配置され、排気ダクト19が接続されている。
静電塗装ガン17のノズル先端部および塗料組成物の供給ライン14、および回収ライン15には高電圧が印加されるため、静電塗装ガン17、供給ライン14、および回収ライン15と、金属からなる部分(たとえば、ノズルセットフレーム、コーティングブース11の側壁貫通部分等の金属部分)との接続部分は、樹脂等で絶縁処理されている。
導電性基板21としては、透光性基材3の温度降下を抑制し、かつ温度分布を均一化できることから、金属メッシュトレイが好ましい。
図5は、静電塗装ガン17の断面模式図である。図6は、静電塗装ガン17を前方から見た正面模式図である。
静電塗装ガン17は、ガン本体30と、回転霧化頭40とを備える。回転霧化頭40は、ガン本体30の前端部に、軸線を前後方向に向けて配置されている。
静電塗装ガン17においては、回転霧化頭40を回転駆動することにより、回転霧化頭40に供給された塗料組成物を遠心力により霧化して放出(すなわち、噴霧)するようになっている。
なお、静電塗装ガン17の説明において、前方、前端等における「前」は、塗料組成物の噴霧方向を示し、その反対方向が後方である。図5、6中の下方が、静電塗装ガン17中の前方である。
ガン本体30内には、図示しないエアタービンモータが設けられ、このエアタービンモータには回転軸32が設けられている。また、エアタービンモータには、2系統のエアの供給ライン16a、16bのうちの1系統(たとえば、供給ライン16a)が接続され、供給ライン16aからのエア圧によって回転軸32の回転数を制御できるようになっている。回転軸32は、回転霧化頭40と同軸上に、塗料供給管31を包囲するように配置されている。
なお、ここでは回転軸32の回転駆動手段としてエアタービンモータを用いる例を示したが、エアタービンモータ以外の回転駆動手段を用いてもよい。
複数の吹出口33は、静電塗装ガン17の正面視において、軸心を中心とする同心円上に等間隔で開口するように形成されている。また、複数の吹出口33は、静電塗装ガン17の側面視において、静電塗装ガン17の前方に向かって次第に軸心から離れるように形成されている。
第1部品41は、軸取付部43と、軸取付部43から前方に延出した形態の保持部44と、保持部44から前方に延出した形態の周壁45と、周壁45から前方へ延出した形態の拡径部47と、周壁45と拡径部47の境界位置において第1部品41の中心孔を前後に区画する形態の前面壁49とが一体に形成されたものである。
周壁45の内周面は、回転霧化頭40の軸線方向における全領域に亘り、前方に向かって次第に拡径するテーパ状の誘導面46となっている。
拡径部47は、前方に向かってカップ状に拡径した形態であり、拡径部47の前面は、前方に向かって次第に拡径した形態の拡散面48となっている。
拡径部47の拡散面48の外周縁48aには、全周にわたって、塗料組成物の微粒化のための微細な切り込みが多数、略等間隔に設けられている。
前面壁49には、前面壁49の外周縁を前後に貫通した形態の流出孔50が形成されている。流出孔50は、円形をなし、周方向において等角度ピッチで複数形成されている。また、流出孔50の貫通方向は、周壁45の誘導面46の傾斜方向と平行である。
前面壁49の後面のうち中央部分は、後方に向かって突出した円錐状となっている。また、この中央部分には、前面壁49の前面の中心部から後方に延び、途中で3つに分岐して円錐状の部分の周面上に開口する貫通孔53が形成されている。
回転霧化頭40においては、前面壁49、周壁45及び後面壁52によって囲まれた空間が貯留室Sとされている。この貯留室Sは、複数の流出孔50を介して拡散面48に連通している。
静電塗装ガン17においては、塗料供給管31の前端の吐出口31aが貯留室S内に開口するように、塗料供給管31の前端部が後面壁52の中央の貫通孔に挿入されている。これにより、塗料供給管31を介して塗料組成物を貯留室S内に供給できるようになっている。
静電塗装装置10においては、下記のようにして透光性基材3上に塗料組成物が塗布される。
透光性基材3を、導電性基板21上に設置する。また、高電圧発生装置18によって、静電塗装ガン17に高電圧を印加する。同時に、塗料組成物の供給ライン14から塗料組成物を静電塗装ガン17に供給するとともに、2系統のエアの供給ライン16a、16bそれぞれからエアを静電塗装ガン17に供給する。
エアの供給ライン16bから供給されるエアは、ガン本体30内のエア供給路35にエアが供給され、シェービングエアとして吹出口33の開口から吹き出される。
エアの供給ライン16aから供給されるエアは、ガン本体30内のエアタービンモータを駆動させ、回転軸32を回転させる。これにより、塗料組成物の供給ライン14から塗料供給管31を通して貯留室S内に供給された塗料組成物が、遠心力により周壁45の誘導面46に沿って前方へ移動し、流出孔50を通過して拡散面48へ供給される。塗料組成物の一部は、中央部分の貫通孔53を通過して拡散面48へ供給される。ここで、周壁45の誘導面46は、流出孔50に向かって拡径したテーパ状をなすので、貯留室S内の塗料組成物は、遠心力により、貯留室S内に残留することなく確実に流出孔50に到達する。
そして、拡散面48に供給された塗料組成物は、遠心力により拡散面48に沿って拡散されながら外周縁48a側へ移動し、拡散面48に塗料組成物の液膜を形成し、拡径部47の拡散面48の外周縁48aにおいて微粒化され、液滴となって放射状に飛散する。
回転霧化頭40から飛散した塗料組成物の液滴は、シェービングエアの流れによって透光性基材3方向に導かれる。また、前記液滴は、マイナス電荷を帯びており、接地された透光性基材3に向かって静電引力によって引き寄せられる。そのため、透光性基材3の表面に効率よく付着する。
静電塗装ガン17から噴霧される塗料組成物の温度(塗布温度)、コーティングブース11内の温度の好ましい範囲も上記と同様である。
2系統のエアの供給ライン16a、16bそれぞれから静電塗装ガン17に供給するエア圧によって、塗料組成物の塗布パターンを制御することができる。
塗料組成物の塗布パターンとは、静電塗装ガン17から噴霧された塗料組成物の液滴によって透光性基材上に形成されるパターンを示す。
静電塗装ガン17内のエアタービンモータに供給されるエアのエア圧を高くすると、回転軸32の回転速度が上昇し、回転霧化頭40の回転速度が上昇することにより、回転霧化頭40から飛散する液滴の大きさが小さくなり、塗布パターンが大きくなる傾向を示す。
静電塗装ガン17内のエア供給路35に供給されるエアのエア圧を高くし、吹出口33から吹き出されるエア(シェービングエア)のエア圧を高くすると、回転霧化頭40から飛散する液滴の広がりが抑制され、塗布パターンが小さくなる傾向を示す。
カップ回転数は、30,000rpm以上が好ましく、30,000〜80,000rpmがより好ましく、32,000〜80,000rpmが特に好ましい。カップ回転数が前記範囲の下限値以上であれば、回転霧化頭40から飛散する塗料組成物の液滴がより微細になり、所望の表面形状の防眩膜が形成されやすい。カップ回転数が前記範囲の上限値以下であれば、塗着効率に優れる。
カップ回転数は、静電塗装装置10に付属の計測器(図示略)により測定できる。
焼成工程では、塗布工程で透光性基材上に形成された、塗料組成物の塗膜を焼成して防眩膜とする。
焼成は、塗料組成物を透光性基材に塗布する際に透光性基材を加熱することによって塗布と同時に行ってもよく、塗料組成物を透光性基材に塗布した後、塗膜を加熱することによって行ってもよい。
焼成温度は、30℃以上が好ましく、たとえば透光性基材がガラスである場合は100〜750℃がより好ましく、150〜550℃がさらに好ましい。
また、前記製造方法にあっては、塗料組成物の粘度、塗布工程での塗布条件(カップ径、コート液量、カップ回転数等)、焼成工程の温度等によって、形成される防眩膜5の表面形状を制御できる。たとえば、塗料組成物の粘度が低いほど、またはカップ径が大きいほど、またはコート液量が少ないほど、またはカップ回転数が多いほど、塗料組成物を帯電させ噴霧したときに形成される液滴の大きさが小さくなる傾向がある。該液滴の大きさが小さいほど、第二の凸部5bの1μm2当たりの数が多くなる傾向がある。
図7は、本発明の透光性構造体の第二実施形態を示す模式断面図である。図8は、本実施形態の透光性構造体の表面形状を示す断面模式図である。
本実施形態の透光性構造体2は、透光性基材4を備える。透光性基材4は、第一の表面4Aに凹凸構造を有し、前記凹凸構造は、第一の凸部4aと第二の凸部4bとを含む。
透光性基材4の第一の表面4Aは、透光性構造体2の表面を構成している。そのため、透光性構造体2は、表面に前記凹凸構造を有する。
また、透光性基材4の表面の凹凸構造は、第一実施形態の防眩膜5の表面の凹凸構造と同様であり、好ましい態様も同様である。
透光性構造体2にあっては、第一の凸部4aと第二の凸部4bとを含み、第二の凸部4bの数が1μm2あたり0.0004〜1.2個である凹凸構造を表面に有するため、前述の透光性構造体1と同様に、防眩性に優れ、かつぎらつきが充分に抑制されている。
透光性構造体2の製造方法としては、たとえば、前記凹凸構造を有さない透光性基材の表面を、2回以上、それぞれ異なる処理条件でエッチング処理することにより前記凹凸構造を形成する方法が挙げられる。
たとえば1回目のエッチング処理で第一の凸部を形成し、2回目のエッチング処理で第二の凸部を形成することで、前記の凹凸構造が形成される。
エッチング処理は、透光性基材の材質、求められるヘイズ等に応じて、公知の各種のエッチング方法を利用して行うことができる。2回目のエッチング処理のエッチング速度は、1回目のエッチング処理のエッチング速度よりも早いことが望ましい。
また、エッチング処理した透光性基材に防眩膜を形成しても、防眩膜を形成した透光性基材をエッチングしても良い。例えば、透光性基材をエッチング処理して第一の凸部を形成した後に、塗料組成物の塗布により第二の凸部を形成して前記の凹凸構造が形成される。
フッ素化剤を接触させる以外のガラス基材のエッチング方法や、ガラス以外の材質の透光性基材の場合にも適用できるエッチング方法として、たとえばブラスト処理、イオンエッチング処理等が挙げられる。
図9は、本発明の透光性構造体の第三実施形態を示す模式断面図である。図10は、本実施形態の透光性構造体の表面形状を示す断面模式図である。なお、以下に示す実施形態において、既出の実施形態に対応する構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
本実施形態の透光性構造体6は、透光性基材3と、透光性基材3の第一の表面3A上に形成された防眩膜5と、防眩膜5上に形成された撥水撥油層7と、を備える。
撥水撥油層7は、表面に凹凸構造を有し、前記凹凸構造は、第一の凸部7aと、第二の凸部7bとを含む。
撥水撥油層7の表面は、透光性構造体6の表面を構成している。そのため、透光性構造体6は、表面に前記凹凸構造を有する。
防眩膜5の表面の凹凸構造と、撥水撥油層7の表面の凹凸構造とは、前記の規定を満たす限り、同一であってもよく異なっていてもよい。たとえば、第一の凸部5a、7aそれぞれの平均直径(真円換算)および最大高さ、ならびに第二の凸部5b、7bそれぞれの平均高さおよび1μm2あたりの数のいずれか1以上が異なっていてもよい。
撥水撥油層7の表面の凹凸は、図9に示すように、防眩膜5の表面の凹凸に追従していることが好ましい。この場合、撥水撥油層7の表面の凹凸構造は、防眩膜5の表面の凹凸構造に比べて、角や高低差の少ないものとなっていてもよい。たとえば、第二の凸部7bの平均高さが第二の凸部5bの平均高さよりも低くなっていてよい。
接触角は、接触角計(たとえば、協和界面科学社製のDM−701)を用い、20±10℃の範囲内の条件下、1μLの液滴で測定する。撥水撥油層表面における異なる5ヶ所で測定を行い、その平均値を算出し、その値を撥水撥油層の接触角とする。
撥水撥油層7としては、たとえば撥水撥油剤を含む層が挙げられる。
撥水撥油剤としては、たとえばパーフルオロアルキル基含有化合物、パーフルオロポリエーテル基含有化合物等が挙げられる。
撥水撥油層7の厚さは、予め反射分光スペクトルを測定した反射防止膜を用意し、その上に撥水撥油層7の厚さを測定するサンプルと同条件下で撥水撥油層を形成した後の反射分光スペクトルと撥水撥油剤の屈折率から算出することにより求められる。
透光性構造体6にあっては、第一の凸部7aと第二の凸部7bとを含み、第二の凸部7bの数が1μm2あたり0.0004〜1.2個である凹凸構造を表面に有するため、前述の透光性構造体1と同様に、防眩性に優れ、かつぎらつきが充分に抑制されている。
また、最表層に撥水撥油層7が配置されているため、指滑り性が良好である。指滑り性が良好であることは、たとえばタッチパネルの操作性の点で好ましい。
透光性構造体6は、たとえば、第一実施形態で挙げた製造方法により透光性基材3の第一の表面3A上に防眩膜5を形成し、この防眩膜5の表面を撥水撥油剤で処理して撥水撥油層7を形成することにより製造できる。
防眩膜5の表面を撥水撥油剤で処理すると、防眩膜5の表面に沿って撥水撥油層7が形成される。そのため、撥水撥油層7の表面は、若干の形状の変動は生じ得るが、防眩膜5の表面の凹凸構造に類似した形状の凹凸構造を有するものとなる。
図11は、本発明の透光性構造体の第四実施形態を示す模式断面図である。図12は、本実施形態の透光性構造体の表面形状を示す断面模式図である。
本実施形態の透光性構造体8は、透光性基材4と、透光性基材4の第一の表面4A上に形成された撥水撥油層7と、を備える。
撥水撥油層7は、表面に凹凸構造を有し、前記凹凸構造は、第一の凸部7aと、第二の凸部7bとを含む。
撥水撥油層7の表面は、透光性構造体8の表面を構成している。そのため、透光性構造体8は、表面に前記凹凸構造を有する。
撥水撥油層7の表面の凹凸は、図12に示すように、透光性基材4の第一の表面4Aの凹凸に追従していることが好ましい。この場合、撥水撥油層7の表面の凹凸構造は、透光性基材4の第一の表面4Aの凹凸構造に比べて、角や高低差の少ないものとなっていてもよい。たとえば、第二の凸部7bの平均高さが第二の凸部4bの平均高さよりも低くなっていてよい。
透光性構造体8にあっては、第一の凸部7aと第二の凸部7bとを含み、第二の凸部7bの数が1μm2あたり0.0004〜1.2個である凹凸構造を表面に有するため、前述の透光性構造体6と同様に、防眩性に優れ、かつぎらつきが充分に抑制されている。また、最表層に撥水撥油層7が配置されているため、指滑り性が良好である。
透光性構造体8は、たとえば、第二実施形態で挙げた製造方法により透光性基材4を製造し、透光性基材4の第一の表面4Aを撥水撥油剤で処理して撥水撥油層7を形成することにより製造できる。
撥水撥油剤による処理方法としては、第三実施形態で挙げた方法が挙げられる。
たとえば第一、第三実施形態では、透光性基材3の片面(第一の表面3A)のみに防眩膜5が設けられた例を示したが、透光性基材3の両面に防眩膜5が設けられてもよい。また、防眩膜5は、透光性基材3の片面または両面の全面に設けられてもよく、部分的に設けられてもよい。
第二、第四実施形態では、透光性基材4の片面(第一の表面4A)のみに凹凸構造が設けられた例を示したが、透光性基材4の両面に凹凸構造が設けられてもよい。また、凹凸構造は、透光性基材4の片面または両面の全面に設けられてもよく、部分的に設けられてもよい。
本発明の透光性構造体の用途としては、特に限定されない。具体例としては、車両用透明部品(ヘッドライトカバー、サイドミラー、フロント透明基板、サイド透明基板、リア透明基板、インスツルメントパネル表面等。)、メータ、建築窓、ショーウインドウ、ディスプレイ(ノート型パソコン、モニタ、LCD、PDP 、ELD、CRT、PDA等)、LCDカラーフィルタ、タッチパネル用基板、ピックアップレンズ、光学レンズ、眼鏡レンズ、カメラ部品、ビデオ部品、CCD用カバー基板、光ファイバ端面、プロジェクタ部品、複写機部品、太陽電池用透明基板(カバーガラス等。)、携帯電話窓、バックライトユニット部品(導光板、冷陰極管等。)、バックライトユニット部品液晶輝度向上フィルム(プリズム、半透過フィルム等。)、液晶輝度向上フィルム、有機EL発光素子部品、無機EL発光素子部品、蛍光体発光素子部品、光学フィルタ、光学部品の端面、照明ランプ、照明器具のカバー、増幅レーザ光源、反射防止フィルム、偏光フィルム、農業用フィルム等が挙げられる。
本発明の物品は、前記透光性構造体を備える。
本発明の物品は、前記透光性構造体からなるものでもよく、前記透光性構造体以外の他の部材をさらに備えるものでもよい。
本発明の物品の例としては、前記で透光性構造体の用途として挙げたもの、それらのいずれか1種以上を備える装置、等が挙げられる。
装置としては、例えば画像表示装置およびこれを備えるシステム、照明装置およびこれを備えるシステム、太陽電池モジュール等が挙げられる。
本発明の物品が画像表示装置である場合、該画像表示装置は、画像を表示する画像表示装置本体と、画像表示装置本体の視認側に設けられた本発明の透光性構造体とを具備する。
画像表示装置本体としては、液晶パネル、有機EL(エレクトロルミネッセンス)パネル、プラズマディスプレイパネル等が挙げられる。
透光性構造体は、画像表示装置本体の保護板として、画像表示装置本体に一体に設けられてもよく、各種フィルタとして、画像表示装置本体の視認側に配置されてもよい。
以上説明した画像表示装置またはこれを備えるシステムにあっては、本発明の透光性構造体が画像表示装置本体の視認側に設けられているため、視認性が良好である。
後述する例1〜12のうち、例1〜8、13〜17は実施例であり、例9〜12は比較例である。
各例で使用した評価方法および材料を以下に示す。
(液粘度測定)
英弘精機社製B型粘度計を用いて測定した。
旭硝子製FL1.1mmガラス基板上に塗布液を用いてスピンコート法で厚さ100nmの平坦な膜を製膜し、製膜したガラス基板を空気中にて450℃で30分焼成を行った。焼成したガラス基板およびガラス基板のみのサンプルにつきジェー・エー・ウーラム社製分光エリプソメトリーM−2000DIを用いて測定し、フィッティングにより膜の屈折率を算出し、屈折率を得た。
透光性構造体の最表面(防眩膜側の表面または撥水撥油層側の表面)の表面形状は、キーエンス社製レーザ顕微鏡VK−X100を用いて測定した(対物レンズは「×100」を使用。観察領域:107×143μmもしくは109×145μm、倍率:1000倍)。
ここで、観察領域を2種類記載したのは、同じ×100の規格の対物レンズを用いても、レンズの個体差により観察領域が異なるためである。測定結果は、観察領域内の最大、最小、および平均値で表されるため、わずかに観察領域が異なっても、×100の対物レンズを選定すれば、結果にはほとんど違いは無い。測定モードは「表面形状」、測定品質は「標準(1024×768)」、ピッチは「0.08μm」とした。
表面形状測定で得られた表面形状のxyzデータを、イメージメトロロジー社製画像処理ソフトウエアSPIP(バージョン5.1.11)を用いて解析し、以下の項目を算出した。
第一の凸部の最大高さ(P to V)、
第一の凸部の平均直径(ベアリング高さ+0.05μmの高さでの断面に存在する凸部切断面のうち、直径(真円換算)10μm超の凸部切断面の直径(真円換算)の平均値)、
第二の凸部の平均直径(ベアリング高さ+0.5μmの高さの断面に存在する凸部切断面のうち、直径(真円換算)1〜10μmの凸部切断面の直径(真円換算)の平均値)、
第二の凸部の最大直径および最小直径(ベアリング高さ+0.5μmの高さでの断面に存在する直径(真円換算)1〜10μmの凸部切断面のうち、最も小さい凸部切断面の直径(真円換算)および最も大きい凸部切断面の直径(真円換算))、
観察領域(107×143μmもしくは109×145μmの範囲)における第二の凸部の数(ベアリング高さ+0.5μmの高さでの断面に存在する直径(真円換算)1μm超の凸部切断面の数)、
第二の凸部の密度(観察領域における第二の凸部の数を1μm2当たりの値に換算した値)、
第二の凸部の平均高さ(測定した領域内に存在する第二の凸部の高さをベアリング高さを基準として測定し、平均した値)。
詳細には、以下の手順で各項目を算出した。
第一の凸部の最大高さ(P to V)の算出においては、傾き補正において、最頻値(モード):「カスタム」、全体面補正法:「多項式面フィット法」、次数:「3」、Zオフセット法:「最小値をゼロとする」、を選択し、検出方法:「粒子検出」、とし、形状形成においては、「形状のホールを保存」をはずし、「形状輪郭をスムージング」を選択し、「フィルタ・サイズ」は、51ポイントに設定した。フィルタリングにおいて「イメージ端の形状を含む」、を選択し、直径最小値を10.0μmに設定し、閾値レベルを上げていって、直径10μm以上の形状が検出されなくなる閾値レベルを第一の凸部の最大高さ(P to V)とした。
第一の凸部の平均直径の算出においては、傾き補正において、最頻値(モード):「品質優先」、全体面補正法:「多項式面フィット法」、次数:「3」、Zオフセット法:「ベアリング高さをゼロとする」、を選択し、検出方法:「粒子検出」、とし、形状形成においては、「形状のホールを保存」をはずし、「形状輪郭をスムージング」を選択し、「フィルタ・サイズ」は、51ポイントに設定した。閾値レベルは、0.05μmに設定し、フィルタリングにおいて「イメージ端の形状を含む」、を選択し、直径最小値を10.0μmに設定した。
第二の凸部の平均直径、第二の凸部の最大直径および最小直径、観察領域における第二の凸部の数および第二の凸部の平均高さの算出においては、傾き補正において、最頻値(モード):「品質優先」、全体面補正法:「多項式面フィット法」、次数:「3」、Zオフセット法:「ベアリング高さをゼロとする」、を選択し、検出方法:「粒子検出」、とし、形状形成においては、「形状のホールを保存」をはずし、「形状輪郭をスムージング」を選択し、「フィルタ・サイズ」は、51ポイントに設定した。閾値レベルは、0.05μmに設定し、フィルタリングにおいて「イメージ端の形状を含む」の選択をはずし、直径最小値を1.0μmに設定した。
透光性構造体について、アイシステム社製アイスケールISC−Aを用いてぎらつき指標値Sを測定した。
ぎらつき指標値Sに基づき、以下の基準でぎらつきを評価した。
×:ぎらつき指標S≧100(顕著なぎらつきが見える)。
○:ぎらつき指標80≦S<100(ぎらつきが見えるが実用上問題ないレベル)。
◎:ぎらつき指標60≦S<80(ぎらつきがわずかに見えるレベル)。
◎◎:ぎらつき指標S<60(ぎらつきが全く見えないレベル)。
透光性構造体のヘイズは、ヘイズメーター(村上色彩研究所社製HR−100型)を用いて、JIS K7136:2000に規定されている方法に従って測定した。
透光性構造体の防眩膜の表面の光沢度として60゜鏡面光沢度を測定した。60゜鏡面光沢度は、JIS Z8741:1997の60゜鏡面光沢度に規定されている方法で、光沢度計(コニカミノルタ社製、MULTI GLOSS 268Plus)を用い、透光性構造体の裏面反射は消さず、防眩膜のほぼ中央部で測定した。
液状媒体(B)としての変性エタノール(日本アルコール販売社製、ソルミックス(登録商標)AP−11、エタノールを主剤とした混合溶媒)、シリカ前駆体(A)としてのシリケート40(多摩化学工業社製、テトラエトキシシランおよびその加水分解縮合物の混合物)および粒子(C)としての鱗片状シリカ粒子分散液(特許第4063464号公報に記載の方法で作製したもの、25℃における粘度:0.1Pa・s)を加え、30分間撹拌した。これに、イオン交換水および硝酸水溶液(硝酸濃度:61質量%)の混合液を加え、60分間撹拌し、ベース液(A)を調製した。
上記変性エタノールに、イオン交換水および硝酸水溶液(硝酸濃度:61質量%)の混合液を加え、5分間撹拌した。シリカ前駆体(A)としての1,6−ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン(信越化学工業社製、KBM−3066)を加え、ウォーターバス中60℃で15分間撹拌し、シラン化合物溶液(B)を調製した。
上記ベース液(A)と上記シラン化合物溶液(B)とを混合し、塗布液(C)を調製した。
ベース液(A)の調製の際に用いる鱗片状シリカ粒子分散液を変更した(特許第4063464号公報に記載の方法で作製したもの、25℃における粘度:0.15Pa・s)以外は、塗布液(C)の調製と同様の操作を行って塗布液(D)を調製した。
ベース液(A)の調製の際に用いるシリケート40をメチルトリメトキシシランに変更した以外は、塗布液(C)の調製と同様の操作を行って塗布液(E)を調製した。
ベース液(A)の調製の際に用いるシリケート40をビニルトリメトキシシランに変更した以外は、塗布液(C)の調製と同様の操作を行って塗布液(F)を調製した。
(透光性基材の洗浄)
透光性基材として、ソーダライムガラス(旭硝子社製。FL1.1。サイズ:100mm×100mm、厚さ:1.1mmのガラス基板。400〜1100nmの波長領域の光の平均透過率:90.6%、表面の算術平均粗さRa:0.5nm)を用意した。該ガラスの表面を炭酸水素ナトリウム水で洗浄後、イオン交換水でリンスし、乾燥させた。
図4に示した静電塗布装置10と同様の構成の静電塗装装置(液体静電コーター、旭サナック社製)を用意した。静電塗装ガンとしては、回転霧化式自動静電ガン(旭サナック社製、サンベル、ESA120、カップ径70mm)を用意した。
透光性基材の接地をより取りやすくするために導電性基板として金属メッシュトレイを用意した。
静電塗装装置のコーティングブース内の温度を25±1℃の範囲内、湿度を50%±10%の範囲内に調節した。
静電塗装装置のチェーンコンベア上に、あらかじめ30℃±3℃に加熱しておいた洗浄済みの透光性基材を、導電性基板を介して置いた。チェーンコンベアで等速搬送しながら、透光性基材のトップ面(フロート法による製造時に溶融スズに接した面の反対側の面)に、表1に示す塗布条件(コート液量、カップ回転数、ノズル高さ、カップ径、電圧、塗布回数)による静電塗装法によって、25±1℃の範囲内の温度の塗布液(C)を塗布した後、大気中、450℃で30分間焼成して防眩膜を形成し、透光性構造体を得た。
得られた透光性構造体について、前記の評価を行った。結果を表2に示す。
なお、屈折率は焼成条件の変更、コーティング液調整条件の変更などにより屈折率を1.40〜1.46に制御できるが、例1〜17においては全てについて1.45とした。
表1に示す塗布液を表1に示す塗布条件で塗布した以外は例1と同様にして例2〜16の透光性構造体を作製した。
得られた透光性構造体について前記の評価を行った。結果を表2に示す。
表1に示す塗布液を表1に示す塗布条件で塗布した以外は、例1と同様にして透光性基材上に防眩膜を形成した。
次に、この防眩膜の上に、フッ素系撥水撥油剤(旭硝子社製、商品名「Afluid(登録商標) S−550」)をスプレーコーティング装置を用いて成膜し、厚さ約7nmの撥水撥油層を形成して例17の透光性構造体を得た。なお、S−550をガラスにスプレーコーティング装置を用いて成膜した厚さ約7nmの撥水撥油層の水の接触角は、115°、オレイン酸の接触角は75°であった。
得られた透光性構造体について前記の評価を行った。結果を表2に示す。
また、図14〜21にそれぞれ、例1、例3、例6、例13〜17で得た透光性構造体における最表面(防眩膜側の表面または撥水撥油層側の表面)を斜め上方60度から観察したSEM像を示す。SEM像は日立ハイテクフィールディング社製走査電子顕微鏡S−3400Nを用いて600倍の倍率で撮影した。
一方、第二の凸部の密度が0.0004個/μm2未満である例9〜12の透光性構造は、顕著なぎらつきが見られた。
図13のグラフに示す通り、第二の凸部の密度が0.002個/μm2以下の範囲では、第二の凸部の密度とぎらつき指標Sとの間には明確な負の相関関係が見られた。
そのため、たとえば画像表示装置の表示面に本発明の透光性構造体を配置すると、表面の凹凸構造によって外光が拡散反射され、反射像が不鮮明になり、外光が表示面に映り込むことによる画像の視認性の低下を抑制できる。また、凹凸構造の表面でぎらつきが発生しにくく、ぎらつきによる画像の視認性の低下を抑制できる。
なお、2014年8月4日に出願された日本特許出願2014−158548号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
Claims (18)
- 表面に以下の凹凸構造を有し、ヘイズが10%超70%以下である透光性構造体。
凹凸構造:レーザ顕微鏡で、無作為に選択される(101μm×135μm)〜(111μm×148μm)の領域を測定して得られる表面形状のベアリング高さ+0.05μmの高さでの断面における直径(真円換算)が10μm超である第一の凸部と、前記表面形状のベアリング高さ+0.5μmの高さでの断面における直径(真円換算)が1μm超である第二の凸部とを含み、
前記表面形状のベアリング高さ+0.05μmの高さでの断面における前記第一の凸部の平均直径(真円換算)が10μm超185μm以下であり、
前記第一の凸部の、前記領域内で最も低い部分の高さを基準とした最大高さが0.2〜8μmであり、
前記第二の凸部の数が、1μm2あたり0.0004〜1.2個であり、前記第二の凸部の、前記ベアリング高さを基準とした平均高さが0.1〜8μmである。 - 前記凹凸構造を表面に有する透光性基材を備える請求項1に記載の透光性構造体。
- 透光性基材と、前記透光性基材上に形成された防眩膜とを備え、
前記防眩膜の表面に前記凹凸構造を有する請求項1または2に記載の透光性構造体。 - 前記防眩膜の屈折率が1.40〜1.46である請求項3に記載の透光性構造体。
- 前記防眩膜がシリカを主成分とする請求項3または4に記載の透光性構造体。
- 前記透光性基材がガラス板である請求項2〜5のいずれか一項に記載の透光性構造体。
- 前記透光性基材が曲面を有する請求項2〜6のいずれか一項に記載の透光性構造体。
- 撥水撥油層をさらに備え、
前記撥水撥油層の表面が、前記凹凸構造を有する表面を構成している請求項1〜7のいずれか一項に記載の透光性構造体。 - 輸送機内装物品用である請求項1〜8のいずれか一項に記載の透光性構造体。
- 車載物品用である請求項1〜9のいずれか一項に記載の透光性構造体。
- 透光性基材と、前記透光性基材上に形成された防眩膜とを備え、
前記防眩膜は、レーザ顕微鏡で、無作為に選択される(101μm×135μm)〜(111μm×148μm)の領域を測定して得られる表面形状のベアリング高さ+0.05μmの高さでの断面における直径(真円換算)が10μm超である第一の凸部と、前記表面形状のベアリング高さ+0.5μmの高さでの断面における直径(真円換算)が1μm超である第二の凸部とを含み、
前記表面形状のベアリング高さ+0.05μmの高さでの断面における前記第一の凸部の平均直径(真円換算)が10μm超143μm以下であり、
前記第一の凸部の、前記領域内で最も低い部分の高さを基準とした最大高さが0.2〜5μmであり、
前記第二の凸部の数が、1μm2あたり0.0004〜1.2個であり、前記第二の凸部の、前記ベアリング高さを基準とした平均高さが1〜8μmである、凹凸構造を有し、ヘイズが10%超70%以下であることを特徴とする透光性構造体。 - 前記防眩膜の屈折率が1.40〜1.46である請求項11に記載の透光性構造体。
- 前記防眩膜がシリカを主成分とする請求項11または12に記載の透光性構造体。
- 前記透光性基材がガラス板である請求項11〜13のいずれか一項に記載の透光性構造体。
- 前記透光性基材が曲面を有する請求項11〜14のいずれか一項に記載の透光性構造体。
- 撥水撥油層をさらに備え、
前記撥水撥油層の表面が、前記凹凸構造を有する表面を構成している請求項11〜15のいずれか一項に記載の透光性構造体。 - 輸送機内装物品用である請求項11〜16のいずれか一項に記載の透光性構造体。
- 車載物品用である請求項11〜17のいずれか一項に記載の透光性構造体。
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