JP7290938B2 - Manufacturing method of cover for infrared detection element - Google Patents

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本発明は、赤外線検出素子用カバー及び赤外線検出素子用カバーの製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an infrared detection element cover and a method for manufacturing an infrared detection element cover.

窓、光学材料、透光性カバーなどの透明素材は、光を透過しつつ異なる2つの環境を物理的に遮断する役割を果たしている。 Transparent materials such as windows, optical materials, and translucent covers play the role of physically blocking two different environments while transmitting light.

建物などの窓では、屋内外で温度差、湿度、風雨などの異なる環境が存在しても、透明な窓が介在することによって、異なる環境を維持することができ、また、異なる環境下で生じる現象を互いに視認することができる。また、炉ののぞき窓は、炉の熱を外部に逃がすことなく、炉内の様子を視認することができ、また、窓を通して炉内の温度を確認することができるため、炉の温度制御に重要な役割を果たしている。また、窓は、光学機器を砂や、汚れなどから守る保護フィルター等の光学材料として用いられている。さらに、透光性カバーは、標識、信号、受光素子などの映像、色情報を伝えつつ、汚れ、湿気、風雨、温度差、紫外線などから、対象物を保護する役割を果たしている。 With windows of buildings, even if different environments such as temperature difference, humidity, wind and rain exist between indoors and outdoors, different environments can be maintained by intervening transparent windows, and different environments can occur. Phenomena are visible to each other. In addition, the observation window of the furnace does not allow the heat of the furnace to escape to the outside, and the inside of the furnace can be seen through the window. play an important role. Windows are also used as optical materials such as protective filters that protect optical instruments from sand and dirt. Furthermore, the translucent cover plays a role of protecting the object from dirt, humidity, wind and rain, temperature difference, ultraviolet rays, etc. while transmitting images and color information such as signs, signals, and light receiving elements.

特許文献1には、鏡、板状部材、レンズ、透明フィルムなどに適用できる防曇性、防汚性、防露性、調湿性、流滴性、さらには清掃性をそれぞれ備えた複合材料として、それらが適用される部材の表面を吸湿化する組成物であって、(a)ジルコニル、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、及び、ハロゲン化ジルコニウムから選択される少なくとも一種と、(b)吸水性有機ポリマーと、(c)溶媒とを少なくとも含んでなる、組成物が開示されている。 Patent Document 1 discloses a composite material having anti-fogging properties, anti-fouling properties, anti-condensing properties, humidity control properties, drip properties, and cleaning properties that can be applied to mirrors, plate members, lenses, transparent films, etc. , a composition that hygroscopicizes the surface of a member to which they are applied, comprising: (a) at least one selected from zirconyl, zirconium nitrate, zirconium sulfate, and zirconium halide; and (b) a water-absorbing organic polymer and (c) a solvent.

また、特許文献1には、上記組成物で被覆可能な透明板状部材は、住宅用窓ガラス、家具のガラス、自動車用窓ガラス、自動車の計器用ガラスなどに利用され得ること、透明レンズは、メガネ、ゴーグル、カメラ用レンズ、携帯用ビデオカメラのレンズ、天体望遠鏡用レンズなどに利用され得ること、透明フィルムは、食品用の包み紙や、自動車用サイドミラー、自動車用ルームミラー、浴室や洗面所に設置する鏡に貼る防曇フィルムなどに利用され得ることが記載されている。 In addition, Patent Document 1 describes that a transparent plate-shaped member that can be coated with the above composition can be used for window glass for houses, glass for furniture, window glass for automobiles, instrument glass for automobiles, and the like. , Eyeglasses, goggles, camera lenses, portable video camera lenses, astronomical telescope lenses, etc. It is described that it can be used as an anti-fogging film attached to a mirror installed in a washroom.

そのほかに、上記組成物で被覆可能な部材は、防汚性、防露性を有する浴室用天井材、便器用配管、給水用配管、小便器、大便器、便器用トラップ、洗面ボウル、洗面トラップのいずれにも好適に利用できこと、防汚性、防露性を有する浴槽、浴室用壁材、浴室用床材、浴室用グレーチング、シャワーフック、浴槽ハンドグリップ、浴槽エプロン部、浴槽排水栓、浴室用窓、浴室用窓枠、浴室窓の床板、浴室照明器具、排水目皿、排水ピット、浴室扉、浴室扉枠、浴室窓の桟、浴室扉の桟、すのこ、マット、石鹸置き、手桶、浴室用鏡、風呂椅子、トランスファーボード、給湯機、浴室用収納棚、浴室用手すり、風呂蓋、浴室用タオル掛け、シャワーチェア、洗面器置き台等の浴室用部材、台所用キッチンバック、台所用床材、シンク、キッチンカウンタ、排水籠、食器乾燥機、食器洗浄器、コンロ、レンジフード、換気扇、コンロ着火部、トイレ用床材、トイレ用壁材、トイレ用天井、ボールタップ、止水栓、紙巻き器、便座、昇降便座、トイレ用扉、トイレブース用鍵、トイレ用タオル掛け、便蓋、トイレ用手すり、トイレ用カウンタ、フラッシュバルブ、タンク、洗浄機能付き便座の吐水ノズル等のトイレ用部材、洗面トラップ、洗面所用鏡、洗面用収納棚、排水栓、歯ブラシ立て、洗面鏡用照明器具、洗面カウンタ、水石鹸供給器、洗面器、口腔洗浄器、手指乾燥機、洗濯槽、洗濯機蓋、洗濯機パン、脱水槽、空調機フィルター、タッチパネル、水栓金具、人体検知センサーのカバー、シャワーホース、シャワーヘッド、シャワー吐水部、シーラント、目地のいずれにも利用できることが記載されている。 In addition, members that can be coated with the above composition include bathroom ceiling materials, toilet bowl pipes, water supply pipes, urinals, toilet bowls, toilet bowl traps, washbowls, washbasin traps, etc. Bathtubs, bathroom wall materials, bathroom flooring materials, bathroom gratings, shower hooks, bathtub hand grips, bathtub apron parts, bathtub drain plugs, Bathroom windows, bathroom window frames, bathroom window floorboards, bathroom lighting fixtures, drainage perforated plates, drainage pits, bathroom doors, bathroom door frames, bathroom window bars, bathroom door bars, drainboards, mats, soap holders, pails , bathroom mirrors, bath chairs, transfer boards, water heaters, bathroom storage shelves, bathroom handrails, bath lids, bathroom towel racks, shower chairs, washbowl stands, kitchen bags, kitchens floor materials, sinks, kitchen counters, drainage baskets, dish dryers, dishwashers, stoves, range hoods, ventilation fans, stove ignition parts, toilet floor materials, toilet wall materials, toilet ceilings, ball taps, water stopcocks , toilet paper rolls, toilet seats, liftable toilet seats, toilet doors, toilet booth locks, toilet towel racks, toilet lids, toilet handrails, toilet counters, flush valves, tanks, toilet seat nozzles with washing function, etc. Parts, washbasin trap, washroom mirror, washroom storage shelf, drain plug, toothbrush holder, washbasin mirror lighting fixture, washbasin counter, cold soap dispenser, washbowl, oral washer, hand dryer, washing tub, washing machine It is stated that it can be used for lids, washing machine pans, dehydration tanks, air conditioner filters, touch panels, faucet fittings, human body detection sensor covers, shower hoses, shower heads, shower spouts, sealants, and joints.

特開2002-53792号公報JP-A-2002-53792

上記されている人体検知センサーなどの赤外線検出素子では、性能が向上し、赤外線検出素子だけでなく、周辺の部材の性能も合わせて向上が求められるようになった。
従来の赤外線検出素子のカバーでは、カバーを構成する素材やカバーのコーティング層の持つ赤外線吸収が赤外線素子の感度を低下させてしまう。このため、従来の赤外線検出素子のカバーよりも広範な波長にわたってSN比の低下を防ぎ、より高い透過率を有するカバーが求められるようになった。
本発明では、前記課題に鑑み、より広範な波長にわたって高い透過率を有するとともに防曇性を有する赤外線検出素子用カバー及び赤外線検出素子用カバーの製造方法を提供することを目的とする。
The performance of infrared detection elements such as the above-described human body detection sensors has improved, and improvements in the performance of not only the infrared detection elements but also the peripheral members have come to be demanded.
In the cover of the conventional infrared detection element, the absorption of infrared rays by the material constituting the cover and the coating layer of the cover lowers the sensitivity of the infrared detection element. Therefore, there is a demand for a cover that prevents the SN ratio from deteriorating over a wider range of wavelengths and has a higher transmittance than the cover of the conventional infrared detection element.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an infrared detection element cover having high transmittance over a wider range of wavelengths and anti-fog properties, and a method for manufacturing the infrared detection element cover.

上記課題を解決するため、本発明の赤外線検出素子用カバーは、樹脂からなる基材と、上記基材の表面に直接結着した酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を有し、上記被覆層の厚さは、70~300nmであることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the infrared detecting element cover of the present invention has a substrate made of resin and a coating layer made of oxide-based ceramic particles directly bonded to the surface of the substrate, and the coating layer has a thickness of 70 to 300 nm.

上記赤外線検出素子用カバーによれば、樹脂からなる基材の上に有機バインダーを介することなく酸化物系セラミックスからなる被覆層が直接結着しており、バインダーを使用していないため、赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、赤外線検出素子は余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーを提供することができる。また、形成された被覆層は、基材に直接結着しているので、基材と強い結着力を有する被覆層となる。 According to the cover for the infrared detection element, the coating layer made of oxide ceramics is directly attached to the base material made of resin without using an organic binder. The infrared absorption that the element cover has is only absorption derived from the resin and the oxide-based ceramics. Therefore, it is possible to provide an infrared detection element cover with high sensitivity without the infrared detection element receiving excessive infrared absorption. Moreover, since the formed coating layer is directly bonded to the base material, it becomes a coating layer having a strong bonding force with the base material.

さらに、上記被覆層の厚さを70nm以上としているので、表面が摩耗されても基材を露出しにくくすることができる。また、被覆層の厚さを300nm以下としているので、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成しにくく、熱歪み、変形などによって被覆層にストレスが加わっても、変形に追随して膨張、収縮し易く、クラックを生じにくくすることができる。 Furthermore, since the coating layer has a thickness of 70 nm or more, it is possible to prevent the substrate from being exposed even if the surface is worn. In addition, since the thickness of the coating layer is set to 300 nm or less, it is difficult for the oxide-based ceramic particles to form a strong bond in the plane direction, and even if stress is applied to the coating layer due to thermal strain, deformation, etc., the deformation follows the deformation. It can be easily expanded and contracted, and cracks are less likely to occur.

本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることが望ましい。 In the infrared detecting element cover of the present invention, the oxide-based ceramic particles are desirably silica particles.

上記基材を構成する樹脂はもともと撥水性であり、結露すると細かな水滴が付着しやすくなるが、本発明では、撥水性である樹脂からなる基材の上に親水性のシリカ粒子の被覆層を形成しているので表面は親水性となり、水の接触角を小さくすることができる。このため湿潤な環境下でも水滴が形成されにくく、入射する赤外線の散乱を防止することができ、優れた防曇効果を奏する。 The resin constituting the base material is originally water-repellent, and fine water droplets tend to adhere when dew condensation occurs. is formed, the surface becomes hydrophilic and the contact angle of water can be reduced. Therefore, water droplets are less likely to be formed even in a humid environment, and scattering of incident infrared rays can be prevented, thereby exhibiting an excellent anti-fogging effect.

本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカ粒子は、粒子径の中央値が1~100nmであることが望ましい。 In the infrared detecting element cover of the present invention, the silica particles preferably have a median particle diameter of 1 to 100 nm.

本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカの粒子径の中央値を1nm以上としているので、充分な厚みの被覆層を形成することができ、良好な耐摩耗性を確保することができる。また、上記シリカの粒子径の中央値を100nm以下としているので、被覆層の単位表面積当たりの重量を軽くすることができ、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することができ、被覆層を剥がれ難くすることができる。なお、本発明において、粒子径とは粒子の直径を意味しており、動的光散乱法を用いて測定した値である。また、本発明における粒子径の中央値とは、粒子個数の累積値の中央値(D-50)である。 In the infrared detecting element cover of the present invention, since the median particle size of the silica is set to 1 nm or more, a coating layer having a sufficient thickness can be formed, and good wear resistance can be ensured. In addition, since the median particle size of the silica is set to 100 nm or less, the weight per unit surface area of the coating layer can be reduced, and the binding force with the base material made of resin can be sufficiently secured. The coating layer can be made difficult to peel off. In the present invention, the particle size means the diameter of particles, and is a value measured using a dynamic light scattering method. In the present invention, the median particle diameter is the median cumulative number of particles (D-50).

本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記基材を構成する樹脂は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなることが望ましい。 In the infrared detecting element cover of the present invention, it is desirable that the resin constituting the substrate is a single-component resin such as polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene or polypropylene.

本発明の赤外線検出素子用カバーにおいて、上記基材を構成する樹脂が、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなると、赤外線吸収の数を減らすことができ、赤外線が充分に透過できる帯域を広くとることができる。また、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン及びポリプロピレンは、1700cm-1以上の領域において、赤外線吸収のピークの数が少なく、酸化物系セラミック粒子からなる被覆層と合わせて、赤外線の幅広い透過帯域を確保することができる。 In the infrared detecting element cover of the present invention, when the resin constituting the base material is a single-component resin made of polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene or polypropylene, the number of infrared rays absorbed can be reduced, and infrared rays are emitted. A sufficiently wide band can be secured. In addition, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene and polypropylene have a small number of infrared absorption peaks in the region of 1700 cm -1 or more, and together with the coating layer made of oxide ceramic particles, a wide infrared transmission band is secured. can do.

具体的には、1700cm-1以上の領域において、ポリカーボネートは、-CHに由来する2900~3000cm-1付近のピーク、ポリメチルメタクリレートは、-OHに由来する3400cm-1付近のピークと-CHに由来する2900~3000cm-1付近のピーク、ポリエチレンは、-CHに由来する2800~2900cm-1付近のピーク、ポリプロピレンは、-CHに由来する2800~2900cm-1付近のピーク、をそれぞれ有するのみであり、赤外線検出素子への影響を少なくすることができる。 Specifically, in the region of 1700 cm −1 or more, polycarbonate has a peak around 2900 to 3000 cm −1 derived from —CH, and polymethyl methacrylate has a peak around 3400 cm −1 derived from —OH and −CH. A peak around 2900 to 3000 cm -1 derived from, polyethylene has a peak around 2800 to 2900 cm -1 derived from -CH, and polypropylene has a peak around 2800 to 2900 cm -1 derived from -CH, respectively. Yes, it is possible to reduce the influence on the infrared detection element.

本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法は、樹脂からなる基材に酸素プラズマ処理を施したのち、酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布し、乾燥させて、その厚さが70~300nmの被覆層を形成することを特徴とする。 In the method of manufacturing the cover for an infrared detection element of the present invention, a base material made of resin is subjected to oxygen plasma treatment, then a dispersion of oxide-based ceramic particles is applied and dried to a thickness of 70 to 300 nm. characterized by forming a coating layer of

本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法は、酸素プラズマ処理を施すことにより、基材表面を清浄化するとともに、疎水性である樹脂製の基材の表面を親水化し、続いて、セラミック粒子分散液を塗布し、乾燥させ被覆層を形成するので、基材と強い結着力を有する被覆層を形成することができる。
すなわち、基材を構成する樹脂はもともと撥水性(疎水性)であり、結露すると細かな水滴が付着しやすい。しかしながら、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、撥水性である樹脂の表面を、酸素プラズマ処理を施すことにより親水性にした後、親水性の酸化物系セラミック粒子の被覆層を形成しているので、基材と強い結着力を有する被覆層となり、かつ、該被覆層の表面は親水性であるので、水の接触角を小さくすることができる。このため湿潤な環境下でも水滴が形成されにくく、入射する赤外線の散乱を防止することができる。
In the method for producing a cover for an infrared detection element of the present invention, the surface of a base material is cleaned and the surface of a resin base material, which is hydrophobic, is hydrophilized by applying oxygen plasma treatment. Since the coating layer is formed by applying the dispersion liquid and drying it, the coating layer having a strong binding force to the substrate can be formed.
That is, the resin forming the base material is originally water-repellent (hydrophobic), and fine water droplets tend to adhere when dew condensation occurs. However, in the method of manufacturing the infrared detecting element cover of the present invention, the surface of the water-repellent resin is made hydrophilic by applying oxygen plasma treatment, and then a coating layer of hydrophilic oxide-based ceramic particles is formed. Therefore, the coating layer has a strong binding force to the base material, and the surface of the coating layer is hydrophilic, so that the contact angle of water can be reduced. Therefore, water droplets are less likely to be formed even in a wet environment, and scattering of incident infrared rays can be prevented.

また、樹脂からなる基材の上に有機バインダーの層を形成することなく、基材表面に直接、酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を形成しており、バインダーを使用していないため、上記製造法により得られる赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂からなる基材と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、製造された赤外線検出素子は余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーの製造方法を提供することができる。 In addition, without forming an organic binder layer on a base material made of resin, a coating layer made of oxide-based ceramic particles is formed directly on the base material surface, and no binder is used. The infrared absorption of the infrared detecting element cover obtained by the production method is only due to the base material made of resin and the oxide-based ceramics. Therefore, the manufactured infrared detection element does not absorb excessive infrared rays, and a method for manufacturing a cover for an infrared detection element with high sensitivity can be provided.

また、その厚さが70nm以上の厚さの被覆層を形成しているので、表面が摩耗されても基材を露出しにくくすることができる。さらに、300nm以下の厚さの被覆層を形成しているので、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成しにくく、熱歪み、変形などによって被覆層にストレスが加わっても、変形に追随して膨張、収縮し易く、クラックを形成しにくくすることができる。 Moreover, since the coating layer is formed with a thickness of 70 nm or more, it is possible to make it difficult for the substrate to be exposed even if the surface is worn. Furthermore, since the coating layer is formed with a thickness of 300 nm or less, it is difficult for the oxide-based ceramic particles to form a strong bond in the plane direction. It is easy to expand and contract following the expansion, and it is possible to make it difficult to form cracks.

本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることが望ましい。 In the method of manufacturing the infrared detecting element cover of the present invention, the oxide-based ceramic particles are desirably silica particles.

OH基を有する微粒子のシリカは、シリカを構成する-OHの基本振動に由来する赤外の吸収を3700~3900cm-1に有している。水もまた、-OHに由来する赤外の吸収を3700~3900cm-1に有しており、表面が吸湿して生じる吸収と同位置である。このため、製造した赤外線検出素子を、この周波数帯域で影響を受けにくい用途の赤外線検出素子として使用することにより性能に与える影響を小さくすることができる。 Silica fine particles having OH groups have infrared absorption at 3700 to 3900 cm −1 originating from the fundamental vibration of —OH constituting silica. Water also has --OH-derived infrared absorption at 3700 to 3900 cm −1 , which is the same position as the absorption caused by moisture absorption on the surface. Therefore, by using the manufactured infrared detection element as an infrared detection element for applications that are not easily affected in this frequency band, the effect on the performance can be reduced.

本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記シリカ粒子は、粒子径の中央値が1~100nmであることが望ましい。 In the method of manufacturing the infrared detecting element cover of the present invention, the silica particles preferably have a median particle size of 1 to 100 nm.

本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法においては、上記シリカの粒子径の中央値を1nm以上としているので、充分な厚みの被覆層を形成することができ、良好な耐摩耗性を確保することができる。また、上記シリカの粒子径の中央値を100nm以下としているので、形成する被覆層の単位表面積当たりの重量を軽くすることができ、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することができ、被覆層を剥がれ難くすることができる。 In the method for producing a cover for an infrared detecting element of the present invention, since the median particle size of the silica is set to 1 nm or more, a coating layer having a sufficient thickness can be formed and good abrasion resistance can be secured. be able to. In addition, since the median particle size of the silica is set to 100 nm or less, the weight per unit surface area of the coating layer to be formed can be reduced, and the binding force with the base material made of resin can be sufficiently secured. It is possible to make the coating layer difficult to peel off.

本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記基材を構成する樹脂は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなることが望ましい。 In the method of manufacturing the infrared detecting element cover of the present invention, it is desirable that the resin constituting the substrate is a single component resin such as polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene or polypropylene.

本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法において、上記基材を構成する樹脂が、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなると、赤外線吸収の数を減らすことができ、赤外線が充分に透過できる帯域を広くとることができる。また、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン及びポリプロピレンは、1700cm-1以上の領域において、赤外線吸収のピークの数が少なく、酸化物系セラミック粒子からなる被覆層と合わせて、赤外線の幅広い透過帯域を確保することができる。 In the method of manufacturing the infrared detecting element cover of the present invention, if the resin constituting the substrate is a single-component resin made of polycarbonate, polymethylmethacrylate, polyethylene or polypropylene, the number of infrared rays absorbed can be reduced. , it is possible to secure a wide band through which infrared rays can be sufficiently transmitted. In addition, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene and polypropylene have a small number of infrared absorption peaks in the region of 1700 cm -1 or more, and together with the coating layer made of oxide ceramic particles, a wide infrared transmission band is secured. can do.

本発明の赤外線検出素子用カバーによれば、樹脂からなる基材の上に有機バインダーを介することなく酸化物系セラミックスが直接結着し、バインダーを使用していないため、赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、赤外線検出素子は余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーを提供することができる。また、形成された被覆層は、基材に直接結着しているので、基材と強い結着力を有する被覆層となる。 According to the infrared detecting element cover of the present invention, the oxide-based ceramics are directly bonded to the base material made of resin without the interposition of an organic binder, and no binder is used. The infrared absorption that it has is only absorption derived from resin and oxide ceramics. Therefore, it is possible to provide an infrared detection element cover with high sensitivity without the infrared detection element receiving excessive infrared absorption. Moreover, since the formed coating layer is directly bonded to the base material, it becomes a coating layer having a strong bonding force with the base material.

また、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法によれば、酸素プラズマ処理で基材の表面を活性化し、続いて、セラミック粒子分散液を塗布したのち乾燥させ被覆層を形成するので、基材との強い結着力を有する被覆層を有する赤外線検出素子用カバーを製造することができる。
また、樹脂からなる基材の上に有機バインダーを介することなく酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を形成しているおり、バインダーを使用していないため、製造した赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂からなる基材と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーを製造することができる。また、基材に酸素プラズマ処理を施した後、被覆層を形成しているので、形成された被覆層は、基材に直接結着しており、基材と強い結着力を有する被覆層となる。
Further, according to the method of manufacturing the cover for an infrared detecting element of the present invention, the surface of the substrate is activated by the oxygen plasma treatment, and then the ceramic particle dispersion is applied and dried to form the coating layer. It is possible to manufacture an infrared detecting element cover having a coating layer having a strong binding force to the material.
In addition, since a coating layer made of oxide-based ceramic particles is formed on a base material made of resin without an intervening organic binder, and no binder is used, the infrared rays of the manufactured infrared detection element cover The absorption is only due to the base material made of resin and the oxide-based ceramics. Therefore, it is possible to manufacture an infrared detecting element cover with high sensitivity without receiving excess infrared absorption. In addition, since the coating layer is formed after the base material is subjected to the oxygen plasma treatment, the formed coating layer is directly bonded to the base material, and the base material and the coating layer having a strong binding force. Become.

図1(a)~(d)は、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造行程を示す工程図である。FIGS. 1(a) to 1(d) are process diagrams showing the manufacturing process of the infrared detecting element cover of the present invention.

(発明の詳細な説明)
本発明の赤外線検出素子用カバーは、樹脂からなる基材と、前記基材の表面に直接結着した酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を有し、上記被覆層の厚さは、70~300nmであることを特徴とする。
(Detailed description of the invention)
The infrared detecting element cover of the present invention has a substrate made of a resin and a coating layer made of oxide-based ceramic particles bonded directly to the surface of the substrate, and the thickness of the coating layer is 70 to 70. It is characterized by being 300 nm.

本発明の赤外線検出素子用カバーが使用される赤外線検出素子は、熱型、量子型のいずれでもよくその種類は特に限定されないが、5.9μm以下(1700cm-1以上)に感度を有するものが好ましく、さらに近赤外(0.7-2.5μm)~中赤外(2.5-4μm)に感度を有するものが望ましい。 The infrared detecting element for which the cover for an infrared detecting element of the present invention is used may be either a thermal type or a quantum type, and the type thereof is not particularly limited. Those having sensitivity in the near infrared (0.7-2.5 μm) to mid-infrared (2.5-4 μm) are preferable.

赤外線検出素子の用途としては、放射温度計、HMD(ホットメルトディテクタ)、フレームモニタ、水分計、ガス分析計、分光光度計、膜厚計、レーザモニタ、光パワーメータ、レーザダイオード、O/E変換器、FTIR、赤外線映像装置、リモードセンシング、人体検知装置等が挙げられる。 Applications of infrared detection elements include radiation thermometers, HMDs (hot melt detectors), flame monitors, moisture meters, gas analyzers, spectrophotometers, film thickness meters, laser monitors, optical power meters, laser diodes, O/E Transducers, FTIR, infrared imagers, remote sensing, human body detectors, and the like.

熱型赤外線検出素子の種類としては、サーモカップル、サーモパイル、ボロメータ、ゴーレイセル、焦電素子等が挙げられ、焦電素子の検出器としてはPZT、TGS、LiTaO等を利用することができる。 Types of thermal infrared detection elements include thermocouples, thermopiles, bolometers, Golay cells, pyroelectric elements, etc. PZT, TGS, LiTaO3 , etc. can be used as detectors for pyroelectric elements.

量子型赤外線検出素子の種類としては、真性型検出素子と不純物型検出素子とがあるが、いずれの素子であってもよい。真性型検出素子を構成する検出器としては、PbS、PbSe、InSb、HgCdTe、Ge、InGaAs、InAs、InSbなどを利用することができる。不純物型検出素子を構成する検出器としては、Ge:Au、Ge:Hg、Ge:Cu、Ge:Zn、Si:Ga、Si:Asなどを利用することができる。中でも、素子内部の熱電子に起因する暗電流の影響を受けにくく常温で使用可能な熱型検出素子、PbS、PbSe、Ge、InGaAsなどが好適に利用できる。 Quantum type infrared detection elements are classified into intrinsic type detection elements and impurity type detection elements, and either element may be used. PbS, PbSe, InSb, HgCdTe, Ge, InGaAs, InAs, InSb, or the like can be used as a detector that constitutes the intrinsic detection element. Ge:Au, Ge:Hg, Ge:Cu, Ge:Zn, Si:Ga, Si:As, etc. can be used as detectors constituting the impurity-type detection element. Among them, PbS, PbSe, Ge, InGaAs, and the like, which are hardly affected by dark current caused by thermoelectrons inside the element and can be used at room temperature, can be preferably used.

また、本発明の赤外線検出素子用カバーは、シリコンを用いた可視光用の撮像素子にも用いることができる。通常可視光用の撮像素子は、赤外域にも感度があるため、赤外線がカラーバランスを崩さないように赤外線カットフィルターを用いて赤外線が届かないようにされている。可視光用の撮像素子であっても赤外線カットフィルターを用いなかったり、帯域フィルターを用いるなどして赤外域で使用する機器には、本発明の赤外線検出素子用カバーを用いることができる。 In addition, the infrared detection element cover of the present invention can also be used for a visible light imaging element using silicon. An image sensor for visible light is usually sensitive to the infrared region, so an infrared cut filter is used to block infrared rays from reaching the image so that the infrared rays do not disturb the color balance. Even if it is an imaging device for visible light, the cover for an infrared detection device of the present invention can be used for devices that do not use an infrared cut filter or that use a bandpass filter in the infrared region.

本発明の赤外線検出素子用カバーを構成する基材に用いられる樹脂としては、赤外線を透過する素材であれば特に限定されない。樹脂の種類としては、例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。これらの樹脂は、1700cm-1以上の短波長域において赤外線検出素子の感度を下げる化学結合に由来する赤外線吸収ピークが少なく、赤外線検出素子用カバーとして使用すると、感度が高く信頼性の高い赤外線検出素子を得ることができる。また、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートは、機械的強度を有しているうえに可視光の透過率も高いので、赤外線だけでなく可視光用の窓として使用することができる。さらに、ポリエチレン、ポリプロピレンは、水素と炭素のみからなり、2重結合をもっていないので、赤外線吸収ピークが少なく、基材である樹脂の影響を少なくすることができる。 The resin used for the substrate constituting the infrared detecting element cover of the present invention is not particularly limited as long as it is a material that transmits infrared rays. Examples of resin types include polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene, and polypropylene. These resins have few infrared absorption peaks derived from chemical bonds that reduce the sensitivity of the infrared detection element in the short wavelength region of 1700 cm -1 or more, and when used as a cover for the infrared detection element, infrared detection with high sensitivity and high reliability. element can be obtained. Polycarbonate and polymethyl methacrylate have mechanical strength and high visible light transmittance, so that they can be used as windows for visible light as well as infrared rays. Furthermore, since polyethylene and polypropylene consist only of hydrogen and carbon and do not have double bonds, the infrared absorption peak is small and the influence of the base resin can be reduced.

本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記被覆層の厚さは、70~300nmである。 In the infrared detecting element cover of the present invention, the coating layer has a thickness of 70 to 300 nm.

本発明の赤外線検出素子用カバーにおいて、上記被覆層の厚さを70~300nmとしているので、表面が摩耗されても基材を露出しにくくすることができる。また、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成しにくく、熱歪み、変形などによって被覆層にストレスが加わっても、変形に追随して膨張、収縮し易く、クラックを形成しにくくすることができる。 In the infrared detecting element cover of the present invention, since the coating layer has a thickness of 70 to 300 nm, it is possible to prevent the substrate from being exposed even if the surface is worn. In addition, it is difficult for the oxide-based ceramic particles to form a strong bond in the plane direction, and even if stress is applied to the coating layer due to thermal strain or deformation, it is easy to expand and contract along with the deformation, and cracks are difficult to form. can do.

上記被覆層の厚さが70nm未満であると、被覆層の厚さが薄すぎるので、表面が摩耗されると基材が露出し易くなり、被覆層を形成した効果が生じにくくなる場合がある。一方、被覆層の厚さが300nmを超えると、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成し易くなり、被覆層にストレスが加わると、クラック等が発生し易くなる場合がある。 When the thickness of the coating layer is less than 70 nm, the thickness of the coating layer is too thin, so that the base material is likely to be exposed when the surface is worn, and the effect of forming the coating layer may be difficult to produce. . On the other hand, when the thickness of the coating layer exceeds 300 nm, the oxide-based ceramic particles tend to form strong bonds in the plane direction, and when stress is applied to the coating layer, cracks and the like may easily occur.

本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記基材の表面に直接結着した酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を有し、被覆層と基材との間にバインダー層を有さない。このため、赤外線検出素子用カバーの有する赤外線吸収を最小限にすることができる。
酸化物系セラミック粒子を構成するセラミックとしては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア等が挙げられる。
The infrared detecting element cover of the present invention has a coating layer composed of oxide-based ceramic particles directly bonded to the surface of the substrate, and does not have a binder layer between the coating layer and the substrate. Therefore, it is possible to minimize infrared absorption of the infrared detecting element cover.
Ceramics constituting the oxide-based ceramic particles include, for example, silica, alumina, titania, and the like.

本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることが望ましい。 In the infrared detecting element cover of the present invention, the oxide-based ceramic particles are desirably silica particles.

上記基材を構成する樹脂はもともと撥水性であり、結露すると細かな水滴が付着しやすくなるが、本発明では、撥水性である樹脂からなる基材の上に親水性のシリカ粒子の被覆層を形成しているので表面は親水性となり、水の接触角を小さくすることができる。このため湿潤な環境下でも水滴が形成されにくく、入射する赤外線の散乱を防止することができ、優れた防曇効果を奏する。 The resin constituting the base material is originally water-repellent, and fine water droplets tend to adhere when dew condensation occurs. is formed, the surface becomes hydrophilic and the contact angle of water can be reduced. Therefore, water droplets are less likely to be formed even in a humid environment, and scattering of incident infrared rays can be prevented, thereby exhibiting an excellent anti-fogging effect.

本発明の赤外線検出素子用カバーにおいて、上記酸化物系セラミック粒子がシリカ粒子であると、シリカは、シリカを構成する-OHの基本振動に由来する赤外の吸収を3700~3900cm-1に有しているが、水も-OHに由来する赤外の吸収を3700~3900cm-1に有しており、表面が吸湿して生じる水の吸収と同位置である。このため、この周波数帯域で影響を受けにくい用途の赤外線検出素子として本願発明の赤外線検出素子を使用することにより信頼性の高い赤外線検出素子となる。 In the infrared detecting element cover of the present invention, when the oxide-based ceramic particles are silica particles, the silica has infrared absorption at 3700 to 3900 cm −1 derived from the fundamental vibration of —OH constituting silica. However, water also has --OH-derived infrared absorption at 3700 to 3900 cm −1 , which is the same position as the absorption of water caused by moisture absorption on the surface. Therefore, by using the infrared detecting element of the present invention as an infrared detecting element for applications that are not easily affected in this frequency band, the infrared detecting element can be highly reliable.

本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカは、粒子径の中央値が1~100nmであることが望ましい。 In the infrared detecting element cover of the present invention, the silica preferably has a median particle size of 1 to 100 nm.

本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカの粒子径の中央値を1~100nmとしているので、充分な厚みの被覆層を形成することができ、良好な耐摩耗性を確保することができ、また、被覆層の単位表面積当たりの重量を軽くすることができ、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することができ、被覆層を剥がれ難くすることができる。 In the infrared detecting element cover of the present invention, since the median particle size of the silica is 1 to 100 nm, a coating layer having a sufficient thickness can be formed, and good abrasion resistance can be secured. Also, the weight per unit surface area of the coating layer can be reduced, the binding force to the base material made of resin can be sufficiently ensured, and the coating layer can be made difficult to peel off.

上記シリカの粒子径の中央値を1nm未満とすることは技術的にも難しく、凝集して2次粒子を形成し易くなるため、均一な厚さの被覆層を形成することが難しくなる場合がある。一方、上記シリカの粒子径の中央値が100nmを超えると、単位面積当たりに結着するシリカ粒子の数が少なくなるので、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することが難しくなる場合がある。 It is technically difficult to make the median particle size of the silica less than 1 nm, and it tends to aggregate and form secondary particles, so it may be difficult to form a coating layer with a uniform thickness. be. On the other hand, when the median particle size of the silica exceeds 100 nm, the number of silica particles that bind per unit area decreases, making it difficult to ensure sufficient binding force with the base material made of resin. Sometimes.

次に、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法について説明する。
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法は、樹脂からなる基材に酸素プラズマ処理を施した後、酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布し、乾燥させて、その厚さが70~300nmの被覆層を形成することを特徴とする。
Next, a method for manufacturing the infrared detecting element cover of the present invention will be described.
In the method of manufacturing the infrared detecting element cover of the present invention, a base material made of resin is subjected to oxygen plasma treatment, then a dispersion of oxide-based ceramic particles is applied and dried to obtain a thickness of 70 to 300 nm. characterized by forming a coating layer of

図1(a)~(d)は、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造行程を示す工程図である。
(1)準備工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、まず、準備工程として、樹脂からなる基材11を準備する(図1(a)参照)。
FIGS. 1(a) to 1(d) are process diagrams showing the manufacturing process of the infrared detecting element cover of the present invention.
(1) Preparatory Step In the method of manufacturing the infrared detecting element cover of the present invention, first, as a preparatory step, a substrate 11 made of resin is prepared (see FIG. 1(a)).

基材11を構成する樹脂としては、上記本発明の赤外線検出素子用カバーで説明したポリカーボネート等の樹脂を用いる。
基材11の形状は、特に限定されるものではなく、図1(a)では、板状であるが、被覆層を形成する部分が曲面を有するものであってもよい。
As the resin constituting the base material 11, the resin such as the polycarbonate described in the cover for the infrared detecting element of the present invention is used.
The shape of the base material 11 is not particularly limited. In FIG. 1(a), the base material 11 is plate-like, but the part forming the coating layer may have a curved surface.

(2)プラズマ処理工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、次に、プラズマ処理工程として、樹脂からなる基材11に酸素プラズマ処理装置21により酸素プラズマ処理を施す(図1(b)参照)。
上記酸素プラズマ処理とは、酸素の存在下で高電圧を発生させ、発生した酸素ラジカルやオゾン等を対象物の表面にアタックさせる操作である。
高電圧で電極から放出された電子は、電界中で加速され、雰囲気中の電子や分子と衝突し、分子をイオン化させたり、励起させたりする。イオン化した分子からも電子が放出され、電子が繰り返し発生するようになり、プラズマ状態となる。
(2) Plasma treatment step In the method of manufacturing the infrared detection element cover of the present invention, next, as the plasma treatment step, the substrate 11 made of resin is subjected to oxygen plasma treatment by the oxygen plasma treatment device 21 (Fig. 1(b)). )reference).
The oxygen plasma treatment is an operation in which a high voltage is generated in the presence of oxygen, and the generated oxygen radicals, ozone, and the like attack the surface of the object.
Electrons emitted from the electrode at high voltage are accelerated in the electric field, collide with electrons and molecules in the atmosphere, and ionize or excite the molecules. Electrons are also emitted from the ionized molecules, electrons are generated repeatedly, and a plasma state is created.

このプラズマ処理工程により、電極から発生した電子や、イオン化によって生じた電子が高電圧の電極間に挟まれた樹脂の表面に達し、表面を清浄化するとともに、高分子結合の主鎖や側鎖を切断し、活性なラジカルを有する反応性末端基13を生じさせる。雰囲気中にも活性な酸素ラジカルや、オゾンが存在しているので、互いに結合し、表面のごく薄い層に親水性の層を形成することができる(図1(c)参照)。
なお、プラズマ装置としては、マイクロ波を用いた処理装置のほか、大気圧の火炎中で処理する火炎処理装置などでも利用できる。マイクロ波を用いたプラズマ処理の条件としては、赤外線検出素子用カバーの大きさ、処理数、材質に応じて適宜選択する。たとえば、マイクロ波を用いた処理装置で100cmの赤外線検出素子用カバーに処理を施す場合、出力50~2000W、酸素流量0.1~1000ml/分、圧力1Pa~大気圧、処理時間1~600秒の範囲で処理を施すことができる。
In this plasma treatment process, electrons generated from the electrodes and electrons generated by ionization reach the surface of the resin sandwiched between the high voltage electrodes, cleaning the surface and is cleaved to produce reactive end groups 13 with active radicals. Since active oxygen radicals and ozone are also present in the atmosphere, they can be combined with each other to form a hydrophilic layer on the very thin surface layer (see FIG. 1(c)).
As the plasma apparatus, in addition to a processing apparatus using microwaves, a flame processing apparatus that performs processing in a flame at atmospheric pressure can also be used. Conditions for the plasma treatment using microwaves are appropriately selected according to the size, the number of treatments, and the material of the cover for the infrared detection element. For example, when treating a 100 cm 2 infrared detection element cover with a treatment apparatus using microwaves, the output is 50 to 2000 W, the oxygen flow rate is 0.1 to 1000 ml/min, the pressure is 1 Pa to atmospheric pressure, and the treatment time is 1 to 600. Processing can be applied in the range of seconds.

(3)塗布工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記プラズマ処理工程の後、塗布工程として、酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布し、塗布層を形成する。
具体的には、微細な酸化物系セラミック粒子を溶媒に分散させて塗布液を調製し、該塗布液を基材の表面に塗布する。上記塗布工程は、上記プラズマ処理工程の後、なるべく早い時間に行うことが望ましい。時間が経過すると、プラズマ処理により形成された親水性の層が酸化されて疎水性の層となるからである。プラズマ処理工程の後、塗布液を塗布するまでの望ましい時間は12時間以内である。
(3) Coating step In the method of manufacturing the infrared detecting element cover of the present invention, after the plasma treatment step, as the coating step, a dispersion of oxide-based ceramic particles is applied to form a coating layer.
Specifically, fine oxide-based ceramic particles are dispersed in a solvent to prepare a coating liquid, and the coating liquid is applied to the surface of the substrate. It is desirable that the coating step be performed as early as possible after the plasma treatment step. This is because the hydrophilic layer formed by the plasma treatment is oxidized to become a hydrophobic layer over time. Desirably, after the plasma treatment step, the time to apply the coating liquid is within 12 hours.

上記したように、酸化物系セラミック粒子としては、シリカ粒子が好ましく、その粒子径の中央値は、1~100nmであることが望ましい。
溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、PGM(プロピレングリコールモノメチルエーテル)等のグリコールエーテル類等が挙げられる。
親水性を有するシリカ粒子としては、例えば、アドマテックス社製ナノシリカ粒子アドマナノ、日産化学株式会社製オルガノシリカゾルMA-ST、IPL-ST、EG-ST、NPC-ST、PGM-ST、DMAC-ST、ジャパンナノコート株式会社製ASW-30、BW-30などを使用することができる。
As described above, the oxide-based ceramic particles are preferably silica particles, and the median particle size thereof is preferably 1 to 100 nm.
Examples of the solvent include water, alcohols such as methanol, ethanol and propanol, glycol ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, and PGM (propylene glycol monomethyl ether).
Silica particles having hydrophilicity include, for example, nano silica particles Admanano manufactured by Admatechs, organosilica sol MA-ST manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., IPL-ST, EG-ST, NPC-ST, PGM-ST, DMAC-ST, ASW-30, BW-30, etc. manufactured by Japan Nanocoat Co., Ltd. can be used.

上記分散液中の酸化物系セラミック粒子の濃度は、酸化物系セラミック粒子としてシリカ粒子を使用した場合、0.1~5.0重量%が望ましい。
一般的に微細なシリカの粒子は、固形化しないよう分散液の状態で提供されている。このためシリカ粒子の分散液をさらに溶媒で希釈することにより、目的の含有割合の分散液を得ることができる。
基材表面に酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布する方法は、特に限定されるものではなく、バーコーター、アプリケーター等を用いた塗膜形成法、ディップコート法、スピンコート法が挙げられ、赤外線検出素子カバーの形状などによって塗布方法を適宜選定することができる。平板であれば、スピンコート法が望ましい。
スピンコート法は、高速で回転する基材の中心に溶液又は懸濁液を滴下し、遠心力で余分な液を除去しつつ基材の表面に薄い塗布層を形成する方法である。塗布層形成途中、又は、塗布層形成後に溶液又は懸濁液が揮散することにより基材の表面にごく薄い被覆層を形成することができる。また、スピンコート法では、余分な液が除去されてしまうので、液の供給量と被覆層の厚みとの間に相関はなく、酸化物系セラミック粒子の濃度、分散液の粘度、回転数、スピンコートの回数により厚みを調整することができる。
The concentration of the oxide-based ceramic particles in the dispersion liquid is desirably 0.1 to 5.0% by weight when silica particles are used as the oxide-based ceramic particles.
Generally, fine silica particles are provided in a dispersion state so as not to solidify. Therefore, by further diluting the silica particle dispersion with a solvent, it is possible to obtain a dispersion having the desired content ratio.
The method of applying the dispersion of oxide-based ceramic particles to the substrate surface is not particularly limited, and includes a coating film forming method using a bar coater, an applicator, etc., a dip coating method, and a spin coating method. The application method can be appropriately selected depending on the shape of the infrared detection element cover and the like. For a flat plate, a spin coating method is desirable.
Spin coating is a method in which a solution or suspension is dropped onto the center of a base material rotating at high speed, and a thin coating layer is formed on the surface of the base material while centrifugal force removes excess liquid. Volatilization of the solution or suspension during or after the formation of the coating layer can form a very thin coating layer on the surface of the substrate. In addition, since excess liquid is removed in the spin coating method, there is no correlation between the amount of liquid supplied and the thickness of the coating layer. The thickness can be adjusted by the number of times of spin coating.

(4)乾燥工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記塗布工程の後、乾燥工程として、塗布層を乾燥させて被覆層12を形成する(図1(d))。
乾燥条件としては、乾燥温度は、80~140℃が望ましく、乾燥時間は、3分~3時間が望ましい。
(4) Drying Step In the method of manufacturing the infrared detecting element cover of the present invention, after the coating step, the coated layer is dried to form the coating layer 12 (FIG. 1(d)) as a drying step.
As drying conditions, the drying temperature is preferably 80 to 140° C., and the drying time is preferably 3 minutes to 3 hours.

上記プラズマ処理により親水性になった基材の表面と、酸化物系セラミック粒子、特にシリカ粒子からなる被覆層とは、水素結合によって強固に結着していると考えられる。このため樹脂の表面に、耐久性を有し、剥離しにくい被覆層が形成され、防曇性を長期間に渡り維持することができる。 It is believed that the surface of the base material made hydrophilic by the plasma treatment and the coating layer made of oxide-based ceramic particles, particularly silica particles, are firmly bound together by hydrogen bonding. For this reason, a coating layer having durability and being difficult to peel off is formed on the surface of the resin, and the antifogging property can be maintained for a long period of time.

基材表面に形成される被覆層の厚さは、70~300nmである。
上記被覆層を形成することにより、防曇効果を有する赤外線検出素子用カバーを製造するのが本発明の目的であるので、通常、被覆層を基材11の一方の主面に形成するが、用途等によっては、両主面に被覆層を形成してもよい。
The thickness of the coating layer formed on the substrate surface is 70 to 300 nm.
Since it is an object of the present invention to manufacture an infrared detecting element cover having an anti-fogging effect by forming the coating layer, the coating layer is usually formed on one main surface of the substrate 11. Coating layers may be formed on both main surfaces depending on the application.

(実施例1~4及び比較例1~3)
(1)準備工程
基材として、ポリカーボネートからなる基材を準備した。基材は、90mm×90mm×5mmの平板である。この基板をイソプロピルアルコールで洗浄した後、純水で再洗浄した。
(Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3)
(1) Preparatory step As a base material, a base material made of polycarbonate was prepared. The substrate is a flat plate of 90 mm x 90 mm x 5 mm. After washing this substrate with isopropyl alcohol, it was washed again with pure water.

(2)プラズマ処理工程
神港精機株式会社製のマイクロ波を用いたプラズマ処理装置EXAM(E1124-S25)を用い、基材の表面に対し、酸素プラズマ処理を実施した。なお酸素プラズマ処理は、下記の条件で、処理時間のみを変えて実施した。
酸素プラズマ処理の条件は、出力500W、酸素の流量100ml/min、圧力20Paであり、酸素プラズマ処理の時間は、処理なし(0秒)、20秒、40秒、80秒と変化させた。
(2) Plasma treatment process Using a plasma treatment apparatus EXAM (E1124-S25) using microwaves manufactured by Shinko Seiki Co., Ltd., the surface of the substrate was subjected to oxygen plasma treatment. The oxygen plasma treatment was performed under the following conditions, changing only the treatment time.
The conditions for the oxygen plasma treatment were an output of 500 W, an oxygen flow rate of 100 ml/min, and a pressure of 20 Pa, and the oxygen plasma treatment time was varied from no treatment (0 seconds), 20 seconds, 40 seconds, and 80 seconds.

(3)塗布工程及び乾燥工程
塗布工程では、下記の表1に記載する組成の分散液1~3のシリカ粒子分散液を用い、スピンコート法を用いて基材表面に塗布層を形成し、120℃で1時間乾燥させることにより被覆層を形成した。シリカ粒子はジャパンナノコート株式会社製ASW-30を溶媒で希釈し、表1の各分散液の濃度となるよう調整した。各実施例及び比較例におけるプラズマ処理時間、スピンコートの回転数、形成された被覆層の厚さを、下記の表2に記載している。
本実施例及び比較例では、表1に記載する組成のものを用い、スピンコートの回転数を変え、比較的薄い被覆層を形成し、表面を目視により観察し、均一性、クラックの有無を評価した。評価結果を表2に記載している。なお、被覆層の厚さは、マスクを用いて被覆層のない部分をあらかじめ形成し、レーザー顕微鏡を用いて被覆のない部分との段差を測定して求めた。
(3) Coating step and drying step In the coating step, silica particle dispersions of Dispersions 1 to 3 having compositions shown in Table 1 below are used to form a coating layer on the surface of the substrate by spin coating, A coating layer was formed by drying at 120° C. for 1 hour. Silica particles were prepared by diluting ASW-30 manufactured by Japan Nanocoat Co., Ltd. with a solvent and adjusting the concentration of each dispersion liquid shown in Table 1. Table 2 below shows the plasma treatment time, the number of rotations of spin coating, and the thickness of the formed coating layer in each example and comparative example.
In the present examples and comparative examples, the composition shown in Table 1 was used, the rotation speed of spin coating was changed to form a relatively thin coating layer, the surface was visually observed, and the uniformity and the presence or absence of cracks were checked. evaluated. The evaluation results are shown in Table 2. The thickness of the coating layer was obtained by previously forming a portion without the coating layer using a mask and measuring the difference in level from the portion without the coating layer using a laser microscope.

Figure 0007290938000001
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Figure 0007290938000002
Figure 0007290938000002

(実施例5~10及び比較例4~9)
本実施例及び比較例では、実施例1~4及び比較例1~3と同様に、準備工程、プラズマ処理工程、塗布工程及び乾燥工程を行い、被覆層を形成した。本実施例及び比較例では、実施例1~4及び比較例1~3と比較してより厚い被覆層を形成した。
(Examples 5-10 and Comparative Examples 4-9)
In this example and comparative example, the preparation step, plasma treatment step, coating step and drying step were performed in the same manner as in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 to form a coating layer. In this example and comparative example, a thicker coating layer was formed than in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3.

得られた被覆層に対し、クラックが発生していないことが判明したものには、下記の試験により、剥離性の評価を行った。評価結果を表3に示す。 When it was found that cracks did not occur in the obtained coating layer, the peelability was evaluated by the following test. Table 3 shows the evaluation results.

(剥離性の評価試験)
まず、最初に、カッターナイフで被覆層に格子状のスジを形成する。それぞれのスジの間隔は1mmで縦横方向にそれぞれ11本形成する。格子を構成するマス目の数は100個となる。
形成した格子の上に粘着テープを貼り、真上に向かって剥がし、剥離の起こったマス目の数を数え、剥離性を評価した。表中の被覆層の剥離性の評価結果において、分子は剥離の起こったマス目の数であり、分母はマス目全体の数(100個)である。分子の数が少ないほど剥離しにくい被覆層である。
(Peelability evaluation test)
First, grid-like streaks are formed on the coating layer with a cutter knife. 11 streaks are formed in the vertical and horizontal directions with an interval of 1 mm between the respective streaks. The number of squares forming the lattice is 100 pieces.
A pressure-sensitive adhesive tape was attached to the grid formed, peeled upward, and the number of squares where peeling occurred was counted to evaluate the peelability. In the evaluation results of peelability of the coating layer in the table, the numerator is the number of squares where peeling occurred, and the denominator is the total number of squares (100 pieces). The smaller the number of molecules, the more difficult the coating layer is to peel off.

Figure 0007290938000003
Figure 0007290938000003

上記表2及び表3の結果より明らかなように、プラズマ処理を施さないものは、均一性に欠けたり、クラックが発生したり、基材との密着性が充分でなく、良好な特性を示す被覆層が形成されていないことが明らかになった。
また、プラズマ処理を施したものの中でも、被覆層の厚さが70nm以上300nm以下では、シリカ粒子が表面に均一に分散しムラのない被覆層が得られ、かつ、基材との強固な密着性が得られることが明らかになった。
As is clear from the results in Tables 2 and 3 above, those not subjected to plasma treatment lacked uniformity, cracked, and had insufficient adhesion to the substrate, showing good properties. It was found that no coating layer was formed.
In addition, among those subjected to plasma treatment, when the thickness of the coating layer is 70 nm or more and 300 nm or less, the silica particles are uniformly dispersed on the surface to obtain an even coating layer, and strong adhesion to the substrate. was found to be obtained.

11 基材
12 被覆層
13 反応性末端基
21 プラズマ処理装置
11 Base material 12 Coating layer 13 Reactive end group 21 Plasma treatment device

Claims (4)

樹脂からなる基材に酸素プラズマ処理を施したのち、酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布し、乾燥させて、前記酸化物系セラミック粒子のみからなる、その厚さが70~300nmの被覆層を形成することを特徴とする赤外線検出素子用カバーの製造方法。 A base material made of a resin is subjected to an oxygen plasma treatment, then a dispersion of oxide ceramic particles is applied and dried to form a coating layer having a thickness of 70 to 300 nm and consisting only of the oxide ceramic particles. A method for manufacturing an infrared detection element cover, characterized by forming a. 前記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることを特徴とする請求項に記載の赤外線検出素子用カバーの製造方法。 2. The method of manufacturing a cover for an infrared detecting element according to claim 1 , wherein said oxide-based ceramic particles are silica particles. 前記シリカ粒子は、粒子径の中央値が1~100nmであることを特徴とする請求項に記載の赤外線検出素子用カバーの製造方法。 3. The method for manufacturing an infrared detecting element cover according to claim 2 , wherein the silica particles have a median particle size of 1 to 100 nm. 前記基材を構成する樹脂は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなることを特徴とする請求項のいずれか1項に記載の赤外線検出素子用カバーの製造方法。 The infrared detecting element cover according to any one of claims 1 to 3 , wherein the resin constituting the base material is a single component resin made of polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene or polypropylene. manufacturing method.
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