JP7423261B2 - Transparent member, imaging device, and method for manufacturing transparent member - Google Patents

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Description

本発明は、親水性の透明部材およびその製造方法、並びに透明部材を保護カバーに用いた撮像装置に関する。 The present invention relates to a hydrophilic transparent member, a method for manufacturing the same, and an imaging device using the transparent member as a protective cover.

近年、防犯を目的として、店舗、ホテル、銀行、駅などの様々な場所に監視カメラが設置されている。監視カメラは、天井、外壁、支柱などに設置部品を介して取付ける、埋め込む、などの方法で設置される。 In recent years, surveillance cameras have been installed in various places such as stores, hotels, banks, and train stations for the purpose of crime prevention. Surveillance cameras are installed by attaching them to ceilings, external walls, pillars, etc. via installation parts, or by embedding them.

監視カメラ本体には、周囲の環境から保護する目的で、撮像を妨げない透明な保護カバーが取り付けられている。保護カバーには、透明性や耐衝撃性に優れるポリカーボネートやアクリル樹脂といった樹脂材料が用いられる。屋外に設置される監視カメラの場合は、雨や結露などによる水滴が保護カバーに付着して映像を歪めたり不鮮明にしたりしてしまうため、保護カバーに親水性の膜を設けて水滴の付着を防止する技術が広く用いられている。 A transparent protective cover is attached to the surveillance camera body to protect it from the surrounding environment and does not interfere with imaging. The protective cover uses resin materials such as polycarbonate and acrylic resin, which have excellent transparency and impact resistance. In the case of surveillance cameras installed outdoors, water droplets from rain or condensation adhere to the protective cover, distorting the image or making it unclear, so a hydrophilic film is provided on the protective cover to prevent water droplets from adhering Prevention techniques are widely used.

特許文献1には、シリカゾルを樹脂基材に侵入させることで親水性が高く密着力の高いシリカ粒子膜を得る親水膜が提案されている。 Patent Document 1 proposes a hydrophilic film that obtains a silica particle film with high hydrophilicity and high adhesion by infiltrating silica sol into a resin base material.

特開2013-203774号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-203774

一般的に、監視カメラ等の保護カバーに用いられるポリカーボネートやアクリル樹脂といった樹脂基材は、長期間屋外に設置されると、太陽光によって劣化し、ひび割れ等のクラックが発生する。そのため、保護カバーに親水膜を形成した際も、保護カバーである樹脂基材のクラックの発生に伴い、親水膜にもクラックが発生し、ヘイズの上昇により撮影される画像が乱れてしまうという課題がある。また、クラックが伸展すると親水膜が保護カバーから脱落して親水性が維持できないという課題もある。 Generally, when a resin base material such as polycarbonate or acrylic resin used for a protective cover of a surveillance camera or the like is installed outdoors for a long period of time, it deteriorates due to sunlight and cracks such as cracks occur. Therefore, even when a hydrophilic film is formed on the protective cover, as cracks occur in the resin base material that is the protective cover, cracks also occur in the hydrophilic film, resulting in an increase in haze that distorts the photographed image. There is. Another problem is that when the cracks extend, the hydrophilic film falls off from the protective cover, making it impossible to maintain hydrophilicity.

したがって、保護カバーに設ける親水膜は、長期間屋外に設置される際にクラックの発生を抑え、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持できることが好ましい。しかし特許文献1で提案されている構成の親水膜は、長期間屋外に設置された際に太陽光による基材の劣化を抑制することができないため、親水膜のクラックの発生を抑制することができず、長期にわたってヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することができない。 Therefore, it is preferable that the hydrophilic film provided on the protective cover can suppress the occurrence of cracks, suppress the increase in haze, and maintain hydrophilicity when the protective cover is installed outdoors for a long period of time. However, the hydrophilic film with the structure proposed in Patent Document 1 cannot suppress the deterioration of the base material due to sunlight when it is installed outdoors for a long period of time, so it is difficult to suppress the occurrence of cracks in the hydrophilic film. Therefore, it is impossible to suppress the increase in haze and maintain hydrophilicity over a long period of time.

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、長期間屋外に設置される際の親水膜のクラックの発生を抑制し、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することのできる親水性被膜を有する透明部材を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a hydrophilic coating that can suppress the occurrence of cracks in a hydrophilic coating when installed outdoors for a long period of time, suppress an increase in haze, and maintain hydrophilicity. The present invention provides a transparent member having the following.

本発明にかかる透明部材は、樹脂基材上に多孔質層を有する透明部材であって、前記多孔質層はシリカ粒子がバインダーで互いに接合されたネットワーク構造を有し、前記樹脂基材は、前記多孔質層が設けられた側の表層に前記ネットワーク構造が侵入した混合層を有し、前記混合層の膜厚が20nm以上160nm以下であり、前記混合層の厚さ方向の断面の前記樹脂基材の表面に膜面に沿った1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきが15%以下であることを特徴とする。 The transparent member according to the present invention is a transparent member having a porous layer on a resin base material, the porous layer having a network structure in which silica particles are bonded to each other with a binder, and the resin base material: The resin has a mixed layer in which the network structure has invaded the surface layer on the side where the porous layer is provided, the mixed layer has a thickness of 20 nm or more and 160 nm or less, and the resin in a cross section in the thickness direction of the mixed layer. It is characterized in that the film thickness variation in a 1 μm length range along the film surface on the surface of the base material is 15% or less.

また、本発明にかかる撮像装置は、筐体と上記透明部材とで囲まれた空間内に、光学系と、前記光学系を介して映像を取得するイメージセンサと、を備える。 Further, the imaging device according to the present invention includes an optical system and an image sensor that acquires an image via the optical system, in a space surrounded by the housing and the transparent member.

また、本発明にかかる透明部材の製造方法は、樹脂基材上にシリカを含む層が形成された透明部材の製造方法であって、前記樹脂基材の上にシリカ粒子とバインダーとなる成分とを含む分散液を塗布し、該分散液を硬化することにより多孔質層および前記樹脂基材に前記シリカ粒子がバインダーで互いに接合されたネットワーク構造が侵入した混合層を形成する工程を有し、前記混合層の膜厚が20nm以上160nm以下であり、前記混合層の膜面と交差する方向の断面の前記膜面に沿った1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきが15%以下であることを特徴とする。 Further, the method for manufacturing a transparent member according to the present invention is a method for manufacturing a transparent member in which a layer containing silica is formed on a resin base material, the method comprising: forming a layer containing silica particles on the resin base material and a component to be a binder. and forming a mixed layer in which a network structure in which the silica particles are bonded to each other with a binder invades the porous layer and the resin base material by applying a dispersion containing the mixture and curing the dispersion, The film thickness of the mixed layer is 20 nm or more and 160 nm or less, and the film thickness variation in a 1 μm length range along the film surface of the cross section in a direction intersecting the film surface of the mixed layer is 15% or less. It is characterized by

本発明によれば、屋外環境暴露時においても長期間ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することのできる、信頼性の高い親水膜を形成した透明部材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a transparent member formed with a highly reliable hydrophilic film that can suppress an increase in haze and maintain hydrophilicity even when exposed to an outdoor environment for a long period of time.

本発明にかかる透明部材の一実施形態の厚さ方向の断面を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section in the thickness direction of an embodiment of a transparent member according to the present invention. 本発明にかかる撮像装置の一実施形態を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an embodiment of an imaging device according to the present invention. 本発明にかかる撮像装置の構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a configuration example of an imaging device according to the present invention. 実施例1で作成した透明部材の断面の走査型透過電子顕微鏡による観察画像である。1 is an observation image of a cross section of a transparent member prepared in Example 1 using a scanning transmission electron microscope.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加えることもできる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and changes can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

≪透明部材≫
図1は、本発明にかかる透明部材の一実施形態であって、厚さ方向(基材表面の法線と平行な方向)の断面を示す模式図である。同図において、本発明にかかる透明部材10は、樹脂基材16の上に、多孔質層14と多孔質層が樹脂基材16に侵入した混合層15からなる親水性被膜を有している。本発明において、「透明」とは、可視光に対する透過率が20%以上の特性を意味する。
≪Transparent member≫
FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section in the thickness direction (direction parallel to the normal to the surface of the base material) of an embodiment of the transparent member according to the present invention. In the figure, a transparent member 10 according to the present invention has a hydrophilic coating on a resin base material 16, which is composed of a porous layer 14 and a mixed layer 15 in which the porous layer penetrates into the resin base material 16. . In the present invention, "transparent" means a property of transmittance of visible light of 20% or more.

多孔質層14は、複数のシリカ粒子(酸化ケイ素粒子)12と、複数のシリカ粒子12の間に介在するバインダー11と、を含んでいる。複数のシリカ粒子12はバインダー11によって互いに固定され、シリカ粒子12の間やバインダー11の間に形成される空隙(ボイド)13によって多孔質となっている。 The porous layer 14 includes a plurality of silica particles (silicon oxide particles) 12 and a binder 11 interposed between the plurality of silica particles 12. The plurality of silica particles 12 are fixed to each other by the binder 11, and are porous due to voids 13 formed between the silica particles 12 and between the binders 11.

従来の樹脂基材上に形成された親水膜は、屋外暴露環境に設置されると以下の2つの現象により樹脂基材上に形成する親水膜に応力がかかりクラックが発生する。
(1)太陽光と酸素によりに、樹脂基材表面が酸化劣化する。
(2)雨による吸水や太陽光による温度変化によって樹脂基材が膨張・収縮する。
When a conventional hydrophilic film formed on a resin base material is installed in an outdoor environment, stress is applied to the hydrophilic film formed on the resin base material due to the following two phenomena, and cracks occur.
(1) The surface of the resin base material deteriorates due to oxidation due to sunlight and oxygen.
(2) The resin base material expands and contracts due to water absorption due to rain and temperature changes due to sunlight.

これに対して、上記のような構成にすることで、まず混合層15によって樹脂基材16が被覆されることで、表面に露出する樹脂基材16の表面積が減少するため樹脂基材16の酸化劣化を防止するとともに、樹脂基材16の膨張・収縮に伴う応力を緩和する。また混合層15と多孔質層14のシリカ粒子同士がネットワーク構造を有することで、樹脂基材16の酸化劣化に伴う応力を緩和し樹脂基材16のクラックの発生を抑制する。これらにより本発明にかかる透明部材は、屋外環境に設置された際も親水性被膜のクラックの発生を抑制し、長期間ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することが可能となる。 On the other hand, with the above configuration, the resin base material 16 is first covered with the mixed layer 15, which reduces the surface area of the resin base material 16 exposed to the surface. This prevents oxidative deterioration and also relieves stress caused by expansion and contraction of the resin base material 16. Furthermore, since the silica particles of the mixed layer 15 and the porous layer 14 have a network structure, stress associated with oxidative deterioration of the resin base material 16 is alleviated, and the occurrence of cracks in the resin base material 16 is suppressed. As a result, even when the transparent member according to the present invention is installed in an outdoor environment, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the hydrophilic coating, suppress an increase in haze for a long period of time, and maintain hydrophilicity.

以下、各層について詳細に説明する。
<多孔質層>
多孔質層14は、バインダー11によってシリカ粒子12が互いに接合され、シリカ粒子12間およびバインダー11内に空隙13を含むネットワーク構造を有している。つまり、ネットワーク構造とは、シリカ粒子同士がバインダーで互いに接合されて形成された構造である。多孔質層14の空隙率は、40%以上55%以下であることが好ましい。多孔質層14の空隙率が40%以上である場合は、膜の内部応力を適度に保つことで屋外暴露環境時に膜のクラックの発生を抑制することができ、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持できる。また、多孔質層14の空隙率が55%以下である場合は、親水膜のヘイズを小さくすることができ、透明性を保つことができる。さらに、バインダー11とシリカ粒子12が親水性であるため、多孔質層14は親水性を有しており、多孔質層14の表面における水に対する接触角は30°以下となる。また、多孔質層14の膜厚は100nm以上800nm以下であることが好ましい。多孔質層14の膜厚が100nmより小さい場合は、混合層15と多孔質層14のネットワーク構造による樹脂基材16のクラックの発生の抑制が十分でなく、膜のクラックが発生してしまい、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することができない場合がある。また、多孔質層14の膜厚が800nmより大きい場合は、親水性被膜の内部応力が増加することで、膜のクラックが発生してしまい、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することができない場合がある。
Each layer will be explained in detail below.
<Porous layer>
The porous layer 14 has a network structure in which silica particles 12 are bonded to each other by a binder 11 and includes voids 13 between the silica particles 12 and within the binder 11. In other words, the network structure is a structure formed by bonding silica particles to each other with a binder. The porosity of the porous layer 14 is preferably 40% or more and 55% or less. When the porosity of the porous layer 14 is 40% or more, by maintaining the internal stress of the film at an appropriate level, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the film during outdoor exposure, suppress the increase in haze, and improve hydrophilicity. You can maintain your sexuality. Further, when the porosity of the porous layer 14 is 55% or less, the haze of the hydrophilic film can be reduced and transparency can be maintained. Furthermore, since the binder 11 and the silica particles 12 are hydrophilic, the porous layer 14 is hydrophilic, and the contact angle with water on the surface of the porous layer 14 is 30° or less. Further, the thickness of the porous layer 14 is preferably 100 nm or more and 800 nm or less. If the film thickness of the porous layer 14 is smaller than 100 nm, the network structure of the mixed layer 15 and the porous layer 14 will not sufficiently suppress the occurrence of cracks in the resin base material 16, and cracks will occur in the film. It may not be possible to suppress the increase in haze and maintain hydrophilicity. Furthermore, if the thickness of the porous layer 14 is greater than 800 nm, the internal stress of the hydrophilic coating will increase, causing cracks in the film, thereby suppressing the increase in haze and maintaining hydrophilicity. may not be possible.

ここで、多孔質層14の空隙率は、多孔質層14に対する、多孔質層14に含まれる空隙の体積の割合を表す値である。空隙率は、分光エリプソメータを用い、多孔質層の屈折率とシリカの屈折率1.46と、空気の屈折率1.00から、式1を用いて算出することができる。
(式1) 空隙率=100×(多孔質層の屈折率-1.46)÷(1.00-1.46)
Here, the porosity of the porous layer 14 is a value representing the volume ratio of voids included in the porous layer 14 to the porous layer 14. The porosity can be calculated using equation 1 using a spectroscopic ellipsometer from the refractive index of the porous layer, the refractive index of silica of 1.46, and the refractive index of air of 1.00.
(Formula 1) Porosity = 100 x (Refractive index of porous layer - 1.46) ÷ (1.00 - 1.46)

さらに、多孔質層14の表面、すなわち本発明にかかる透明部材の多孔質層14が設けられた側の表面の表面平均面粗さRaが2nm以上10nm以下であることが好ましい。表面平均面粗さRaはJIS B 0601:2001で定義される算出方法で算出され、Raが小さい値であると多孔質層14は緻密かつ均一な構造を有する。そのため、Raが10nm以下である場合、本発明にかかる透明部材を長期間屋外に設置しても、基材の酸化劣化および親水性被膜のクラックの発生を抑制することができ好ましい。一方、空隙率との関係から、Raは2nm以上であることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the surface of the porous layer 14, that is, the surface of the transparent member according to the present invention on which the porous layer 14 is provided, has an average surface roughness Ra of 2 nm or more and 10 nm or less. The average surface roughness Ra is calculated by the calculation method defined in JIS B 0601:2001, and when Ra is a small value, the porous layer 14 has a dense and uniform structure. Therefore, when Ra is 10 nm or less, even if the transparent member according to the present invention is installed outdoors for a long period of time, oxidative deterioration of the base material and cracking of the hydrophilic coating can be suppressed, which is preferable. On the other hand, in view of the relationship with the porosity, Ra is preferably 2 nm or more.

[シリカ粒子]
シリカ粒子12の平均粒子径は、10nm以上60nm以下であることが好ましい。シリカ粒子12の平均粒子径が10nm以上である場合は、粒子間にできる空隙13を適度に大きくすることができ、所望の空隙率を実現し、膜の内部応力を適度に保つことができる。そのため、屋外暴露環境時に膜のクラックの発生を抑制することができ、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することができる。また、シリカ粒子12の平均粒子径が60nm以下であると、粒子間にできる空隙13のサイズを適度に小さくすることができ、空隙13やシリカ粒子12による光の散乱を発生させることなく、ヘイズの上昇を抑制することができ好ましい。
[Silica particles]
The average particle diameter of the silica particles 12 is preferably 10 nm or more and 60 nm or less. When the average particle diameter of the silica particles 12 is 10 nm or more, the voids 13 formed between the particles can be appropriately enlarged, a desired porosity can be achieved, and the internal stress of the film can be maintained appropriately. Therefore, generation of cracks in the film can be suppressed during outdoor exposure, an increase in haze can be suppressed, and hydrophilicity can be maintained. Further, when the average particle diameter of the silica particles 12 is 60 nm or less, the size of the voids 13 formed between the particles can be appropriately reduced, and the haze can be reduced without causing light scattering by the voids 13 or the silica particles 12. This is preferable because it can suppress the increase in .

ここで、シリカ粒子12の平均粒子径とは、平均フェレ径である。この平均フェレ径は透過型電子顕微鏡像によって観察した観察画像を画像処理によって測定することができる。画像処理方法としては、image Pro PLUS(メディアサイバネティクス社製)など市販の画像処理を用いることができる。所定の画像領域において、必要であれば適宜コントラスト調整を行い、市販の粒子測定ソフトによって各粒子の平均フェレ径を計測し、平均値を求めることができる。 Here, the average particle diameter of the silica particles 12 is the average Feret diameter. This average Feret diameter can be measured by image processing of an image observed using a transmission electron microscope. As the image processing method, commercially available image processing such as image Pro PLUS (manufactured by Media Cybernetics) can be used. In a predetermined image area, contrast adjustment may be performed as necessary, and the average Feret diameter of each particle can be measured using commercially available particle measurement software to determine the average value.

シリカ粒子12は、中実のシリカ粒子や中空のシリカ粒子を用いることができるが、これらが連なった鎖状のシリカ粒子が特に好ましい。鎖状のシリカ粒子を用いることで大きな空隙を発生させることなく空隙率を上げることができる。鎖状のシリカ粒子に中実のシリカ粒子や中空のシリカ粒子を混ぜて使用してもよい。鎖状のシリカ粒子の場合、互いに連なった個々の粒子の平均粒子径が10nm以上60nm以下であることが好ましい。 Although solid silica particles or hollow silica particles can be used as the silica particles 12, chain-shaped silica particles in which these particles are connected are particularly preferable. By using chain-shaped silica particles, the porosity can be increased without creating large voids. Chain-like silica particles may be mixed with solid silica particles or hollow silica particles. In the case of chain-shaped silica particles, it is preferable that the average particle diameter of individual particles connected to each other is 10 nm or more and 60 nm or less.

シリカ粒子12は、SiOを主成分として含んでいるが、他に、Al、TiO、ZnO、ZrOなどの金属酸化物を粒子中に含んでいても良い。ただし、シリカ粒子12の表面のシラノール(Si-OH)基の30%以上が有機基などによって修飾されたり他の金属で複合化されたりすると、親水性が失われてしまう。そのようなシリカ粒子からなる多孔質層14は親水性が低く、セルフクリーニング性も低下してしまう。 The silica particles 12 contain SiO 2 as a main component, but may also contain metal oxides such as Al 2 O 3 , TiO 2 , ZnO 2 , and ZrO 2 in the particles. However, if 30% or more of the silanol (Si-OH) groups on the surface of the silica particles 12 are modified with organic groups or composited with other metals, hydrophilicity is lost. The porous layer 14 made of such silica particles has low hydrophilicity and also has poor self-cleaning properties.

したがって、多孔質層14に良好な親水性を発現させるためには、粒子表面の70%以上にシラノール(Si-OH)基が残存したシリカ粒子を用いることが好ましく、粒子表面の90%以上のシラノール基が残存したシリカ粒子を用いることがより好ましい。 Therefore, in order to develop good hydrophilicity in the porous layer 14, it is preferable to use silica particles in which silanol (Si-OH) groups remain on 70% or more of the particle surface; It is more preferable to use silica particles in which silanol groups remain.

[バインダー]
バインダー11は、親水性被膜の耐摩耗性および環境信頼性並びにシリカ粒子12との密着力によって適宜選択することが可能であるが、シリカ粒子12との親和性が高く多孔質層の耐摩耗性を向上させる、シリカバインダーを用いることが好ましい。シリカ(SiO)バインダーの中でも、シリケートの加水分解縮合物を用いることがより好ましく、4官能シリケートの加水分解縮合物を用いることがさらに好ましい。
[binder]
The binder 11 can be selected as appropriate depending on the abrasion resistance and environmental reliability of the hydrophilic film and the adhesion strength with the silica particles 12, but it is preferable that the binder 11 has a high affinity with the silica particles 12 and has a high abrasion resistance of the porous layer. It is preferable to use a silica binder, which improves the Among silica (SiO 2 ) binders, it is more preferable to use a hydrolyzed condensate of silicate, and even more preferable to use a hydrolyzed condensate of a tetrafunctional silicate.

バインダー11の含有量は、多孔質層14の全体の質量に対して3質量%以上20質量%以下が好ましく、10質量%以上20質量%以下がより好ましい。多孔質層14の全体の質量に対するバインダー11の含有量が3質量%未満であると、シリカ粒子12を固定する力が弱く、シリカ粒子12が剥がれ落ちる可能性がある。また、多孔質層14に対するバインダー11の含有量が20質量%を超えると、シリカ粒子12間がバインダーで埋まって多孔質層14中の空隙率が低下し、親水性被膜の内部応力が増加する傾向にある。 The content of the binder 11 is preferably from 3% by mass to 20% by mass, more preferably from 10% by mass to 20% by mass, based on the entire mass of the porous layer 14. If the content of the binder 11 with respect to the entire mass of the porous layer 14 is less than 3% by mass, the force for fixing the silica particles 12 is weak, and the silica particles 12 may peel off. Moreover, when the content of the binder 11 in the porous layer 14 exceeds 20% by mass, the spaces between the silica particles 12 are filled with the binder, the porosity in the porous layer 14 decreases, and the internal stress of the hydrophilic coating increases. There is a tendency.

<混合層>
混合層15はシリカ粒子同士がバインダーで互いに接合されて形成されたネットワーク構造の空隙に樹脂基材16が侵入した層であり、樹脂基材16の多孔質層14が設けられた側に設けられている。バインダーとシリカ粒子とで形成されたネットワーク構造の空隙に侵入した樹脂基材16の最上部からネットワーク構造の最下部までの範囲が混合層15である。屋外環境に設置された際に、太陽光と酸素によって樹脂基材16は酸化劣化し得る。しかし、混合層によって酸素に接触する樹脂基材16の表面積を減少させることができるため、樹脂基材16の酸化劣化を抑制することができる。さらに混合層15と多孔質層14が連続したネットワーク構造を有することで、樹脂基材16の酸化劣化に伴う応力を緩和しクラックの発生を抑制する。
<Mixed layer>
The mixed layer 15 is a layer in which a resin base material 16 penetrates into the voids of a network structure formed by bonding silica particles to each other with a binder, and is provided on the side of the resin base material 16 where the porous layer 14 is provided. ing. The range from the top of the resin base material 16 that has entered the voids of the network structure formed by the binder and silica particles to the bottom of the network structure is the mixed layer 15. When installed in an outdoor environment, the resin base material 16 may be oxidized and deteriorated by sunlight and oxygen. However, since the surface area of the resin base material 16 that comes into contact with oxygen can be reduced by the mixed layer, oxidative deterioration of the resin base material 16 can be suppressed. Furthermore, since the mixed layer 15 and the porous layer 14 have a continuous network structure, the stress associated with oxidative deterioration of the resin base material 16 is alleviated and the occurrence of cracks is suppressed.

混合層15の膜厚は20nm以上160nm以下であることが好ましい。混合層15の膜厚が20nmより小さい場合は、樹脂基材16がネットワーク構造に十分侵入せず、樹脂基材16の酸化劣化に伴う応力を緩和することができずに、樹脂基材16のクラックの発生を抑制することができない。また混合層15の膜厚が160nmより大きい場合は、樹脂基材16やシリカ粒子12による散乱が発生してしまい、ヘイズが上昇してしまうため好ましくない。また、混合層の膜厚は、シリカ粒子の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。混合層の膜厚がシリカ粒子の平均粒子径よりも大きいことで、混合層15が有するネットワーク構造の強度を強くすることができるため、クラックの発生をより確実に抑制することが可能となる。なお、鎖状のシリカ粒子を用いる場合、混合層の膜厚は、互いに連なった個々の粒子の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。 The thickness of the mixed layer 15 is preferably 20 nm or more and 160 nm or less. If the thickness of the mixed layer 15 is less than 20 nm, the resin base material 16 will not penetrate into the network structure sufficiently, and the stress caused by oxidative deterioration of the resin base material 16 will not be alleviated. It is not possible to suppress the occurrence of cracks. Furthermore, if the thickness of the mixed layer 15 is greater than 160 nm, scattering due to the resin base material 16 and silica particles 12 will occur, which will increase the haze, which is not preferable. Further, the thickness of the mixed layer is preferably larger than the average particle diameter of the silica particles. Since the thickness of the mixed layer is larger than the average particle diameter of the silica particles, the strength of the network structure of the mixed layer 15 can be increased, so that cracks can be suppressed more reliably. In addition, when chain-shaped silica particles are used, it is preferable that the thickness of the mixed layer is larger than the average particle diameter of individual particles connected to each other.

また、混合層15におけるネットワーク構造の体積割合としては、20%以上80%以下であることが好ましく、30%以上70%以下であることがより好ましい。混合層15におけるネットワーク構造の体積割合が20%以上であると、屋外暴露時の樹脂基材16の酸化劣化を十分抑制することができ、クラックの発生を抑制することができる。混合層15におけるネットワーク構造の体積割合が80%以下であると、屋外暴露時の応力を緩和することができ、クラックの発生を抑制することができる。 Further, the volume ratio of the network structure in the mixed layer 15 is preferably 20% or more and 80% or less, and more preferably 30% or more and 70% or less. When the volume ratio of the network structure in the mixed layer 15 is 20% or more, oxidative deterioration of the resin base material 16 during outdoor exposure can be sufficiently suppressed, and the occurrence of cracks can be suppressed. When the volume ratio of the network structure in the mixed layer 15 is 80% or less, stress during outdoor exposure can be alleviated and generation of cracks can be suppressed.

また、混合層15は、雨による吸水や太陽光による温度変化によって樹脂基材16が膨張・収縮する応力を緩和する。混合層15の膜厚は、厚さ方向の断面において、樹脂基材16の表面に沿った任意の1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきが15%以下である。膜面内の混合層の膜厚ばらつきが15%より大きい場合は、周囲に対して混合層の膜厚が小さい部分に樹脂基材の膨張・収縮に伴う応力が集中してしまうため、樹脂基材16にクラックが発生し、親水性被膜にクラックが発生する。そのため、ヘイズの上昇を抑制し、親水性を維持することができない。 Further, the mixed layer 15 relieves stress caused by expansion and contraction of the resin base material 16 due to water absorption due to rain and temperature changes due to sunlight. The thickness of the mixed layer 15 has a thickness variation of 15% or less in an arbitrary length range of 1 μm along the surface of the resin base material 16 in the cross section in the thickness direction. If the film thickness variation of the mixed layer within the film surface is greater than 15%, the stress due to expansion and contraction of the resin base material will be concentrated in the part where the mixed layer film thickness is smaller than the surrounding area. Cracks occur in the material 16, and cracks occur in the hydrophilic coating. Therefore, it is not possible to suppress an increase in haze and maintain hydrophilicity.

膜厚ばらつきとは、樹脂基材16と混合層15の界面に生じる凹凸の高さが混合層15の平均膜厚に占める割合である。本発明の透明部材を薄片化し、断面を走査型透過電子顕微鏡などで観察することにより、混合層15の平均膜厚および樹脂基材16と混合層15の界面に生じる凹凸の高さを求める。ここで、樹脂基材16と混合層15の界面に生じる凹凸の高さとは、界面における最も混合層側に存在する樹脂基材16のみからなる部分と最も樹脂基材16側にある混合層15部分との厚さ方向の高さの差の絶対値である。膜厚ばらつきを算出する際、得られた画像を画像処理ソフトで二値化することにより、基材と混合層(シリカ粒子またはバインダー)が区別しやすくなり好ましい。図4に示すように、厚さ方向の断面における樹脂基材16の表面に沿った任意の1μmの長さを、図中の実線の範囲で表したとき、樹脂基材16と混合層15の界面に生じる凹凸の高さ(膜厚ばらつき)は、2本の白い破線間の距離(白い矢印で示した距離)の平均膜厚に占める凹凸の高さの割合に該当する。 The film thickness variation is the ratio of the height of the unevenness occurring at the interface between the resin base material 16 and the mixed layer 15 to the average film thickness of the mixed layer 15. The average thickness of the mixed layer 15 and the height of the unevenness occurring at the interface between the resin base material 16 and the mixed layer 15 are determined by cutting the transparent member of the present invention into a thin section and observing the cross section using a scanning transmission electron microscope or the like. Here, the height of the unevenness occurring at the interface between the resin base material 16 and the mixed layer 15 refers to the portion of the interface consisting only of the resin base material 16 that is closest to the mixed layer side and the portion of the mixed layer 15 that is closest to the resin base material 16 side at the interface. This is the absolute value of the height difference in the thickness direction with the part. When calculating the film thickness variation, it is preferable to binarize the obtained image using image processing software, as this makes it easier to distinguish between the base material and the mixed layer (silica particles or binder). As shown in FIG. 4, when an arbitrary length of 1 μm along the surface of the resin base material 16 in the cross section in the thickness direction is represented by the range of the solid line in the figure, the distance between the resin base material 16 and the mixed layer 15 is The height of the unevenness (film thickness variation) occurring at the interface corresponds to the ratio of the height of the unevenness to the average film thickness of the distance between the two white broken lines (the distance indicated by the white arrow).

<樹脂基材16>
樹脂基材16の材質としては、透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル等の樹脂を用いることができる。樹脂基材16の形状は限定されることはなく、板状であってもフィルム状であってもよく、また、平板状であっても、曲面、凹面または凸面を有する形状、例えば半球状のドーム形状等であってもよい。なお、樹脂基材の可視光に対する透過率は、50%以上であることが好ましい。
<Resin base material 16>
As the material of the resin base material 16, resins such as transparent acrylic resin, polycarbonate, and polyester can be used. The shape of the resin base material 16 is not limited, and may be plate-like or film-like, and even if it is flat, it may have a curved, concave, or convex shape, such as a hemispherical shape. It may have a dome shape or the like. Note that the transmittance of the resin base material to visible light is preferably 50% or more.

<製造方法>
次に、本発明にかかる透明部材の製造方法についてその一例を説明する。
本発明にかかる透明部材の製造方法は、樹脂基材16の上に多孔質層14と混合層15を形成する工程を有する。
<Manufacturing method>
Next, an example of the method for manufacturing a transparent member according to the present invention will be explained.
The method for manufacturing a transparent member according to the present invention includes a step of forming a porous layer 14 and a mixed layer 15 on a resin base material 16.

多孔質層14と混合層15を形成する工程としては、シリカ粒子12の分散液とバインダー溶液とを順に樹脂基材16上に塗布/乾燥する方法や、シリカ粒子12とバインダー11となる成分の両方を含む分散液を樹脂基材16上に塗布/乾燥する方法を用いることができる。多孔質層14内部の組成が均一になる点で、シリカ粒子12とバインダー11となる成分の両方を含む分散液を塗布する方法がより好ましい。 The process of forming the porous layer 14 and the mixed layer 15 includes a method of sequentially applying and drying a dispersion of silica particles 12 and a binder solution onto the resin base material 16, and a method of coating and drying a dispersion of silica particles 12 and a binder solution on the resin base material 16, or a method of coating and drying a dispersion of silica particles 12 and a binder solution, or a method of coating and drying a dispersion of silica particles 12 and a binder solution. A method of applying and drying a dispersion containing both onto the resin base material 16 can be used. A method in which a dispersion containing both the silica particles 12 and the components to become the binder 11 is applied is more preferable in that the composition inside the porous layer 14 becomes uniform.

シリカ粒子12の分散液は、溶媒にシリカ粒子12を分散した液であり、シリカ粒子12の含有量が2質量%以上10質量%以下であることが好ましい。シリカ粒子12の分散液には、シリカ粒子12の分散性を上げるために、シランカップリング剤や界面活性剤を加えても良い。ただし、シリカ粒子12の表面のシラノール基の多くにこれらの化合物が反応すると、シリカ粒子12とバインダー11との結合が弱くなって多孔質層14の耐摩耗性が低下してしまったり、多孔質層14の親水性が低下してしまったりする。そのため、分散液中のシランカップリング剤や界面活性剤等の添加剤の含有量は、100質量部のシリカ粒子12に対して10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 The dispersion liquid of silica particles 12 is a liquid in which silica particles 12 are dispersed in a solvent, and the content of silica particles 12 is preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less. A silane coupling agent or a surfactant may be added to the dispersion liquid of the silica particles 12 in order to improve the dispersibility of the silica particles 12. However, if these compounds react with many of the silanol groups on the surface of the silica particles 12, the bond between the silica particles 12 and the binder 11 will be weakened, and the abrasion resistance of the porous layer 14 will decrease, and the porous The hydrophilicity of the layer 14 may deteriorate. Therefore, the content of additives such as silane coupling agents and surfactants in the dispersion is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of silica particles 12.

バインダー溶液には、シリカ粒子12との結合力が強い、シリカバインダーの溶液を用いることが好ましい。シリカバインダー溶液は、溶媒中でケイ酸メチル、ケイ酸エチルなどのケイ酸エステルに、水や酸または塩基を加え、加水分解縮合することによって生成される、シリケート加水分解縮合物を主成分とする溶液が好ましい。 It is preferable to use a silica binder solution that has a strong binding force with the silica particles 12 as the binder solution. The silica binder solution is mainly composed of a silicate hydrolyzed condensate, which is produced by adding water, an acid, or a base to a silicate ester such as methyl silicate or ethyl silicate in a solvent, and then hydrolyzing and condensing it. A solution is preferred.

どのような酸や塩基を用いるかは、溶媒への溶解性やケイ酸エステルとの反応性を考慮して、適宜選択するとよい。加水分解反応に用いる酸は、塩酸、硝酸が好ましく、塩基は、アンモニアや各種アミン類が好ましい。シリケート加水分解縮合物は、ケイ酸エステルだけではなく、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩を水中で中和して縮合させることによっても調製することができる。中和反応に用いることができる酸は、塩酸、硝酸などである。シリカバインダー溶液を調製する際には80℃以下の温度で加熱してもよい。 The type of acid or base to be used may be appropriately selected in consideration of solubility in the solvent and reactivity with the silicate ester. The acid used in the hydrolysis reaction is preferably hydrochloric acid or nitric acid, and the base is preferably ammonia or various amines. Silicate hydrolysis condensates can be prepared by neutralizing and condensing not only silicate esters but also silicates such as sodium silicate in water. Acids that can be used in the neutralization reaction include hydrochloric acid and nitric acid. When preparing the silica binder solution, it may be heated at a temperature of 80° C. or lower.

バインダー11にシリカバインダーを用いる場合、溶解性や塗布性の改善を目的として、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、などの有機基が置換した3官能シランアルコキシドをシリカバインダー溶液に添加することができる。3官能シランアルコキシドの添加量は、シリカバインダー溶液に含まれるシランアルコキシド全体の10モル%以下であることが好ましい。添加量が10モル%を超えると、バインダー内部で、有機基がシラノール基同士の水素結合を阻害するため、耐摩耗性が低下する。 When using a silica binder as the binder 11, trifunctional silane alkoxide substituted with an organic group such as methyltriethoxysilane or ethyltriethoxysilane may be added to the silica binder solution for the purpose of improving solubility and coating properties. can. The amount of trifunctional silane alkoxide added is preferably 10 mol % or less of the total silane alkoxide contained in the silica binder solution. When the amount added exceeds 10 mol %, the organic groups inhibit hydrogen bonding between silanol groups within the binder, resulting in a decrease in wear resistance.

シリカ粒子12とバインダー11となる成分の両方を含む分散液を用いる場合は、前述したシリカ粒子12の分散液とバインダー溶液のそれぞれを予め調製してから混合してもよい。あるいは、シリカ粒子12の分散液中にバインダー11となる成分を加えて反応させることによって分散液を調製してもよい。後者の方法を用いてシリカ粒子12とバインダー11となる成分としてのシリカバインダーとを含む分散液を得る場合、シリカ粒子12の分散液にケイ酸エステルと水と酸触媒を加えて反応させることで調製することが可能である。バインダー11となる成分の反応を制御したり、反応状態を確認しながら調製したりできる点で、予めバインダー溶液を調製してから混合する方法が好ましい。 When using a dispersion containing both the silica particles 12 and the components to become the binder 11, the dispersion of the silica particles 12 and the binder solution described above may be prepared in advance and then mixed. Alternatively, a dispersion liquid may be prepared by adding a component to become the binder 11 to a dispersion liquid of silica particles 12 and causing the mixture to react. When using the latter method to obtain a dispersion containing silica particles 12 and a silica binder as a component to become binder 11, a silicate ester, water, and an acid catalyst are added to the dispersion of silica particles 12 and reacted. It is possible to prepare. A method in which a binder solution is prepared in advance and then mixed is preferred because it allows the reaction of the components that will become the binder 11 to be controlled and preparation can be made while checking the reaction state.

シリカ粒子12とバインダー11となる成分の両方を含む分散液中のバインダー11となる成分の量は、シリカ粒子およびバインダーとなる成分100質量部に対して、3質量部以上20質量部以下が好ましく、10質量部以上20質量部以下がより好ましい。 The amount of the component to become the binder 11 in the dispersion containing both the silica particles 12 and the component to become the binder 11 is preferably 3 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the silica particles and the component to become the binder. , more preferably 10 parts by mass or more and 20 parts by mass or less.

シリカ粒子12の分散液やシリカバインダー溶液に用いることができる溶媒は、これらが均一に溶解または分散することができ、かつ混合層15の膜厚が均一な膜を形成できるようにする必要がある。そのため、樹脂基材16の溶解性が相対的に高い溶媒と溶解性が相対的に低い溶媒を組み合わせることが望ましい。また、樹脂基材16の溶解性が相対的に高い溶媒の沸点が、樹脂基材16の溶解性が相対的に低い溶媒の沸点よりも高いことが望ましい。そのように溶媒を選択することで、膜形成の過程の初期ではシリカ粒子の均一な配列を促し、均一な配列性の高い多孔質のネットワーク構造を形成させる。膜形成の過程の後期では、沸点の高い、溶解性が相対的に高い溶媒の割合が大きくなり、急激に樹脂基材16が溶解するため、膜形成過程の初期に形成された多孔質のネットワーク構造が樹脂基材16に侵入し、均一な混合層15が形成される。 The solvent that can be used for the dispersion liquid of the silica particles 12 and the silica binder solution needs to be able to dissolve or disperse them uniformly and form a film with a uniform thickness of the mixed layer 15. . Therefore, it is desirable to combine a solvent with relatively high solubility of the resin base material 16 and a solvent with relatively low solubility. Further, it is desirable that the boiling point of the solvent in which the resin base material 16 has a relatively high solubility is higher than the boiling point of the solvent in which the resin base material 16 has a relatively low solubility. By selecting the solvent in this manner, the silica particles are encouraged to be uniformly arranged in the early stage of the film formation process, and a porous network structure with highly uniform arrangement is formed. In the later stages of the film formation process, the proportion of the solvent with a high boiling point and relatively high solubility increases, and the resin base material 16 rapidly dissolves, so that the porous network formed at the beginning of the film formation process The structure penetrates into the resin substrate 16 and a uniform mixed layer 15 is formed.

樹脂基材16の溶解性が相対的に高い溶媒としては、例えばジメトキシエタン、ジグライム、ジオキサン、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルのようなエーテル類;酢酸エチル、酢酸n-ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類;n-ヘキサン、n-オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、シクロオクタンのような各種の脂肪族系ないしは脂環族系の炭化水素類;トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの各種の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、シクロヘキサノンなどの各種のケトン類;クロロホルム、メチレンクロライド、四塩化炭素、テトラクロロエタンのような、各種の塩素化炭化水素類;N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルフォルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、エチレンカーボネートのような、非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。樹脂基材16の溶解性が相対的に高い溶媒としては、ジグライム、ジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2-ヘプタノンが好ましく用いられる。 Examples of solvents in which the resin base material 16 has relatively high solubility include ethers such as dimethoxyethane, diglyme, dioxane, diisopropyl ether, dibutyl ether, and cyclopentyl methyl ether; ethyl acetate, n-butyl acetate, and ethylene glycol monomethyl. Esters such as ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate; various aliphatic or esters such as n-hexane, n-octane, cyclohexane, cyclopentane, and cyclooctane; Alicyclic hydrocarbons; various aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; various ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, 2-heptanone, and cyclohexanone; chloroform, Various chlorinated hydrocarbons, such as methylene chloride, carbon tetrachloride, and tetrachloroethane; aprotic, such as N-methylpyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and ethylene carbonate. Examples include polar solvents. As the solvent in which the resin base material 16 has relatively high solubility, diglyme, dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, and 2-heptanone are preferably used.

また、樹脂基材16の溶解性が相対的に低い溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチルプロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、シクロペンタノール、2-メチルブタノール、3-メチルブタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、2-メチル-1-ペンタノール、2-エチルブタノール、2,4-ジメチル-3-ペンタノール、3-エチルブタノール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノールなどの1価のアルコール類;エチレングリコール、トリエチレングリコールなどの2価以上のアルコール類;メトキシエタノール、エトキシエタノール、プロポキシエタノール、イソプロポキシエタノール、ブトキシエタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、1-プロポキシ-2-プロパノールなどのエーテルアルコール類が挙げられる。樹脂基材16の溶解性が相対的に低い溶媒としては、2-プロパノールが好ましく用いられる。 Examples of solvents in which the resin base material 16 has relatively low solubility include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropanol, 1-pentanol, -Pentanol, cyclopentanol, 2-methylbutanol, 3-methylbutanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-methyl-1-pentanol, 2- Monohydric alcohols such as ethylbutanol, 2,4-dimethyl-3-pentanol, 3-ethylbutanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 1-octanol, 2-octanol; ethylene glycol, triethylene glycol, etc. Dihydric or higher alcohols; ether alcohols such as methoxyethanol, ethoxyethanol, propoxyethanol, isopropoxyethanol, butoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propoxy-2-propanol, etc. Examples include: As the solvent in which the resin base material 16 has relatively low solubility, 2-propanol is preferably used.

本発明にかかる透明部材を得るためには、これら例示した溶媒等の中から、樹脂基材16の溶解性が相対的に高い溶媒と樹脂基材16の溶解性が相対的に低い溶媒との沸点に差がつくように選択して使用すればよい。また溶媒の沸点を考慮して溶解性が相対的に高い溶媒と、溶解性が相対的に低い溶媒それぞれの中から2種類以上の溶媒を混ぜて使用することもできる。 In order to obtain the transparent member according to the present invention, it is necessary to use a solvent in which the solubility of the resin base material 16 is relatively high and a solvent in which the solubility of the resin base material 16 is relatively low from among these exemplified solvents. They should be selected and used so that there is a difference in boiling point. Further, considering the boiling point of the solvent, it is also possible to use a mixture of two or more solvents selected from among a solvent with relatively high solubility and a solvent with relatively low solubility.

溶解性が相対的に高い溶媒と溶解性が相対的に低い溶媒を混合して用いる上で、溶解性が相対的に高い溶媒の割合としては、2質量%以上30質量%以下であることが好ましく、10質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。2質量%以上であることで、十分な混合層を形成することができ、30質量%以下であることで、混合層の膜厚が厚くなりすぎることがなく、ヘイズを良好に保つことができる。 When using a mixture of a solvent with relatively high solubility and a solvent with relatively low solubility, the proportion of the solvent with relatively high solubility should be 2% by mass or more and 30% by mass or less. It is preferably 10% by mass or more and 20% by mass or less. When the content is 2% by mass or more, a sufficient mixed layer can be formed, and when it is 30% by mass or less, the thickness of the mixed layer does not become too thick and the haze can be maintained well. .

シリカ粒子12の分散液およびバインダー溶液、あるいはそれらが混合した分散液を塗布する方法としては、スピンコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スリットコート法、印刷法やディップコート法などが挙げられる。凹面などの立体的に複雑な形状を有する透明部材を製造する場合、膜厚の均一性の観点からスピンコート法が好ましい。 Examples of methods for applying a dispersion of silica particles 12, a binder solution, or a dispersion in which they are mixed include a spin coating method, a blade coating method, a roll coating method, a slit coating method, a printing method, and a dip coating method. . When manufacturing a transparent member having a three-dimensionally complex shape such as a concave surface, a spin coating method is preferable from the viewpoint of uniformity of film thickness.

シリカ粒子12の分散液およびバインダー溶液、あるいはそれらを混合した分散液を塗布した後、多孔質層および混合層中に残留する溶媒の量を抑制して耐摩耗性を向上することができる。そのため、乾燥工程および硬化工程を設けて、多孔質層および混合層を形成するのが好ましい。乾燥工程および硬化工程は、溶媒の除去や、バインダー11となる成分の反応、あるいは、バインダー11となる成分とシリカ粒子12との反応を促進するための工程である。乾燥工程および硬化工程の温度は、20℃以上200℃以下が好ましく、60℃以上150℃以下がより好ましい。乾燥工程および硬化工程の温度が20℃未満だと溶媒が残留して耐摩耗性が低下する。また、乾燥工程および硬化工程の温度が200℃を超えると、バインダー11の硬化が進み過ぎ、その結果、多孔質層14に割れが発生しやすくなる。
多孔質層14中に残留する溶媒は、3.0mg/cm以下であることが好ましい。
After applying a dispersion of silica particles 12 and a binder solution, or a dispersion of a mixture thereof, the amount of solvent remaining in the porous layer and the mixed layer can be suppressed to improve wear resistance. Therefore, it is preferable to form the porous layer and the mixed layer by providing a drying step and a curing step. The drying step and the curing step are steps for removing the solvent, promoting the reaction of the component to become the binder 11, or the reaction between the component to become the binder 11 and the silica particles 12. The temperature of the drying step and the curing step is preferably 20°C or more and 200°C or less, more preferably 60°C or more and 150°C or less. If the temperature in the drying step and curing step is less than 20° C., the solvent will remain and the abrasion resistance will decrease. Moreover, if the temperature of the drying step and the curing step exceeds 200° C., the hardening of the binder 11 proceeds too much, and as a result, cracks are likely to occur in the porous layer 14.
The amount of solvent remaining in the porous layer 14 is preferably 3.0 mg/cm 3 or less.

シリカ粒子12の分散液とバインダー溶液とを順に塗布する場合には、シリカ粒子12の分散液を塗布して一旦焼成工程を行った後、バインダー溶液を塗布して乾燥工程および硬化工程を行い、多孔質層および混合層を形成することもできる。 When applying a dispersion of silica particles 12 and a binder solution in sequence, the dispersion of silica particles 12 is applied and a firing process is performed once, and then the binder solution is applied and a drying process and a curing process are performed. Porous layers and mixed layers can also be formed.

多孔質層14を所望の膜厚にするために、上記の塗布工程と乾燥工程および硬化工程とを、交互に複数回ずつ繰り返してもよい。 In order to make the porous layer 14 a desired thickness, the above-described coating step, drying step, and curing step may be alternately repeated multiple times.

≪撮像装置≫
図2は、本発明の撮像装置の一実施形態を示す模式図であり、図2(a)は定点観察型の監視カメラ、図2(b)はパン・チルト・ズーム駆動が可能な旋回型の監視カメラである。図2(a)および(b)に示す撮像装置は、装置本体1および2に、保護カバーとして機能する本発明にかかる透明部材(保護カバー)3を有し、装置本体1および2は、映像データを取得する光学系を備える。また、透明部材3は、少なくとも装置本体1および2の光学系を覆い、外部からの塵や衝撃から防御する。図2(a)の保護カバー3は平面形状の箱型、図2(b)の保護カバー3は半球形状のドーム型となっているが、保護カバー3の形状はこれらに限定されない。
≪Imaging device≫
FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of the imaging device of the present invention, in which FIG. 2(a) is a fixed-point observation type surveillance camera, and FIG. 2(b) is a rotating type capable of pan/tilt/zoom driving. This is a surveillance camera. The imaging device shown in FIGS. 2(a) and 2(b) has a transparent member (protective cover) 3 according to the present invention that functions as a protective cover in device bodies 1 and 2, and Equipped with an optical system for acquiring data. Further, the transparent member 3 covers at least the optical systems of the device bodies 1 and 2 and protects them from dust and impact from the outside. Although the protective cover 3 in FIG. 2(a) has a planar box shape, and the protective cover 3 in FIG. 2(b) has a hemispherical dome shape, the shape of the protective cover 3 is not limited to these.

図3に、本発明にかかる撮像装置の構成例を示す。撮像装置30は、多孔質層14、混合層15および樹脂基材16を含む透明部材10と筐体36で囲まれた空間を有しており、空間内に、光学系31、イメージセンサ32、映像エンジン33、圧縮出力回路34、出力部35を備えている。 FIG. 3 shows an example of the configuration of an imaging device according to the present invention. The imaging device 30 has a space surrounded by a transparent member 10 including a porous layer 14, a mixed layer 15, and a resin base material 16, and a casing 36. In the space, an optical system 31, an image sensor 32, It includes a video engine 33, a compression output circuit 34, and an output section 35.

透明部材10を介して取得される映像は、光学系(レンズ)31によってイメージセンサ32へと導かれ、イメージセンサ32によって映像アナログ信号(電気信号)に変換され、出力される。イメージセンサ32から出力された映像アナログ信号は、映像エンジン33にて映像デジタル信号に変換され、映像エンジン33から出力された映像デジタル信号は圧縮出力回路34にてデジタルファイルに圧縮される。映像エンジン33は、映像アナログ信号を映像デジタル信号に変換する過程で、輝度、コントラスト、色補正、ノイズ除去などの画質を調整する処理を行ってもよい。圧縮出力回路34から出力された信号は、出力部35から配線を介して外部機器へと出力される。 An image acquired through the transparent member 10 is guided to an image sensor 32 by an optical system (lens) 31, converted into an image analog signal (electrical signal) by the image sensor 32, and output. The video analog signal output from the image sensor 32 is converted into a video digital signal by the video engine 33, and the video digital signal output from the video engine 33 is compressed into a digital file by the compression output circuit 34. The video engine 33 may perform processing to adjust image quality such as brightness, contrast, color correction, and noise removal in the process of converting a video analog signal into a video digital signal. The signal output from the compression output circuit 34 is output from the output section 35 to an external device via wiring.

透明部材10は、多孔質層14が設けられた面が外部側となるように設置されている。このような構成により、外部からの塵や衝撃から防御するとともに、外部環境の変化によって透明部材10の表面に付着する水滴を液膜化させ、イメージセンサ32で取得される映像の歪みを抑制することができる。 The transparent member 10 is installed so that the surface on which the porous layer 14 is provided faces the outside. Such a configuration protects against dust and impact from the outside, and also turns water droplets that adhere to the surface of the transparent member 10 due to changes in the external environment into a liquid film, thereby suppressing distortion of images acquired by the image sensor 32. be able to.

さらに、撮像装置30は、画角調整するパンチルト、撮像条件等を制御するコントローラ、取得した映像データを保存しておく記憶装置、出力部35から出力されたデータを外部に転送する転送手段などとともに、撮像システムを構成することができる。 Furthermore, the imaging device 30 includes a pan/tilt controller for adjusting the angle of view, a controller for controlling imaging conditions, a storage device for storing acquired video data, a transfer means for externally transmitting data outputted from the output unit 35, etc. , an imaging system can be configured.

以下、本発明にかかる透明部材の具体的な製造方法を説明する。
(塗工液の調製)
まず、本発明にかかる透明部材の製造に用いる塗工液について説明する。
Hereinafter, a specific method for manufacturing the transparent member according to the present invention will be explained.
(Preparation of coating liquid)
First, the coating liquid used for manufacturing the transparent member according to the present invention will be explained.

(1)シリカバインダー溶液の調製
ケイ酸エチル12.48gにエタノール13.82gと硝酸水溶液(濃度3%)を加え、室温で10時間攪拌し、シリカバインダー溶液(固形分濃度12.0質量%)を調製した。
(1) Preparation of silica binder solution 13.82 g of ethanol and an aqueous nitric acid solution (3% concentration) were added to 12.48 g of ethyl silicate, stirred at room temperature for 10 hours, and the silica binder solution (solid concentration 12.0% by mass) was added. was prepared.

(2-1)シリカ粒子塗工液Aの調製
鎖状シリカ粒子の2-プロパノール(IPA)分散液(商品名:IPA-ST-UP、日産化学工業株式会社製、固形分濃度15.5質量%)20.00gを、溶媒としてIPA(沸点:82.5℃)85.00gとジグライム(沸点:162.0℃)15.00gを用いて希釈した後に(1)で調製したシリカバインダー溶液2.60gを加えて室温で10分間攪拌した。その後、50℃で1時間攪拌してシリカ粒子塗工液Aを調製した。動的光散乱法による粒度分布測定(商品名:ゼータサイザーナノZS、マルバーン社製)により、シリカ粒子塗工液A中に、平均粒径15nmのシリカ粒子が円相当径で平均95nmに連なった鎖状シリカ粒子が分散していることを確認した。
(2-1) Preparation of silica particle coating liquid A 2-propanol (IPA) dispersion of chain silica particles (trade name: IPA-ST-UP, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., solid content concentration 15.5 mass) %) was diluted with 85.00 g of IPA (boiling point: 82.5°C) and 15.00 g of diglyme (boiling point: 162.0°C) as solvents, and then the silica binder solution 2 prepared in (1) was obtained. .60 g was added and stirred at room temperature for 10 minutes. Thereafter, the mixture was stirred at 50° C. for 1 hour to prepare silica particle coating liquid A. Particle size distribution measurement using a dynamic light scattering method (trade name: Zetasizer Nano ZS, manufactured by Malvern) revealed that silica particles with an average particle size of 15 nm were connected to an average circular equivalent diameter of 95 nm in silica particle coating liquid A. It was confirmed that chain silica particles were dispersed.

(2-2)シリカ粒子塗工液Bの調製
溶媒としてIPA85.00gとジブチルエーテル(沸点:140.8℃)15.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Bを調製した。
(2-2) Preparation of silica particle coating liquid B Silica particle coating was carried out in the same manner as silica particle coating liquid A, except that 85.00 g of IPA and 15.00 g of dibutyl ether (boiling point: 140.8°C) were used as solvents. Work solution B was prepared.

(2-3)シリカ粒子塗工液Cの調製
溶媒としてIPA85.00gとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点:140.0℃)15.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Cを調製した。
(2-3) Preparation of silica particle coating liquid C The procedure was the same as silica particle coating liquid A except that 85.00 g of IPA and 15.00 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point: 140.0°C) were used as the solvent. Silica particle coating liquid C was prepared.

(2-4)シリカ粒子塗工液Dの調製
溶媒としてIPA70.00gと2-ヘプタノン(沸点:151.0℃)30.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Dを調製した。
(2-4) Preparation of silica particle coating liquid D Silica particle Coating liquid D was prepared.

(2-5)シリカ粒子塗工液Eの調製
溶媒としてIPA70.00gとジグライム30.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Eを調製した。
(2-5) Preparation of Silica Particle Coating Solution E Silica Particle Coating Solution E was prepared in the same manner as Silica Particle Coating Solution A except that 70.00 g of IPA and 30.00 g of diglyme were used as solvents.

(2-6)シリカ粒子塗工液Fの調製
溶媒としてIPA100.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Fを調製した。
(2-6) Preparation of Silica Particle Coating Solution F Silica Particle Coating Solution F was prepared in the same manner as Silica Particle Coating Solution A except that 100.00 g of IPA was used as the solvent.

(2-7)シリカ粒子塗工液Gの調製
溶媒としてIPA70.00gとテトラヒドロフラン(沸点:66.0℃)30.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Gを調製した。
(2-7) Preparation of silica particle coating liquid G Silica particle coating was performed in the same manner as silica particle coating liquid A except that 70.00 g of IPA and 30.00 g of tetrahydrofuran (boiling point: 66.0°C) were used as solvents. Solution G was prepared.

(2-8)シリカ粒子塗工液Hの調製
溶媒としてIPA105.00gとジグライム30.00gを用いること以外はシリカ粒子塗工液Aと同様にしてシリカ粒子塗工液Hを調製した。
(2-8) Preparation of Silica Particle Coating Solution H Silica Particle Coating Solution H was prepared in the same manner as Silica Particle Coating Solution A except that 105.00 g of IPA and 30.00 g of diglyme were used as solvents.

(実施例1)
直径(φ)50mm厚さ4mmの光透過率が約80%のポリカーボネート基材(nd=1.58、νd=30.2)に、シリカ粒子塗工液Aを適量滴下し、2000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後熱風循環オーブン中で90℃15分間加熱し、多孔質層および混合層が形成された透明部材を作成した。シリカ粒子の平均フェレ径は15nmであった。
(Example 1)
An appropriate amount of silica particle coating liquid A was dropped onto a polycarbonate base material (nd = 1.58, νd = 30.2) with a diameter (φ) of 50 mm and a thickness of 4 mm with a light transmittance of approximately 80%, and the coating was applied at 2000 rpm for 20 seconds. Spin coating was performed. Thereafter, it was heated in a hot air circulation oven at 90° C. for 15 minutes to produce a transparent member in which a porous layer and a mixed layer were formed. The average Feret diameter of the silica particles was 15 nm.

図4は実施例1で作成した透明部材の断面観察画像である。観察画像の下から樹脂基材16、樹脂基材とシリカ粒子の混合層15、多孔質層14の3層が形成されていることがわかる。後述する混合層15の膜厚ばらつきの算出は、本断面観察画像を用いて行い、膜厚ばらつきは8%であった。 FIG. 4 is a cross-sectional observation image of the transparent member produced in Example 1. It can be seen that three layers are formed from the bottom of the observed image: a resin base material 16, a mixed layer 15 of resin base material and silica particles, and a porous layer 14. The film thickness variation of the mixed layer 15, which will be described later, was calculated using this cross-sectional observation image, and the film thickness variation was 8%.

(実施例2)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Bを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Example 2)
A transparent member was produced in the same manner as in Example 1 except that silica particle coating liquid B was used instead of silica particle coating liquid A.

(実施例3)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Cを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Example 3)
A transparent member was produced in the same manner as in Example 1 except that silica particle coating liquid C was used instead of silica particle coating liquid A.

(実施例4)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Dを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Example 4)
A transparent member was produced in the same manner as in Example 1 except that silica particle coating liquid D was used instead of silica particle coating liquid A.

(実施例5)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Eを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Example 5)
A transparent member was produced in the same manner as in Example 1 except that silica particle coating liquid E was used instead of silica particle coating liquid A.

(実施例6)
実施例1と同様にして作成した透明部材に対して、さらにシリカ粒子塗工液Fを用いてコート行った。コートは、シリカ粒子塗工液Fを適量滴下し、2000rpmで20秒スピンコートを行ない、熱風循環オーブン中で90℃15分間加熱する一連の工程を2度繰り返し、透明部材を作成した。
(Example 6)
A transparent member prepared in the same manner as in Example 1 was further coated with silica particle coating liquid F. For coating, a series of steps of dropping an appropriate amount of silica particle coating solution F, performing spin coating at 2000 rpm for 20 seconds, and heating in a hot air circulation oven at 90° C. for 15 minutes was repeated twice to create a transparent member.

(比較例1)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Fを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Comparative example 1)
A transparent member was produced in the same manner as in Example 1 except that silica particle coating liquid F was used instead of silica particle coating liquid A.

(比較例2)
実施例1と同様にして作成した親水性被膜付き透明部材に対して、さらにシリカ粒子塗工液Fを用いてコート行った。コートは、シリカ粒子塗工液Fを適量滴下し、2000rpmで20秒スピンコートを行ない、熱風循環オーブン中で90℃15分間加熱する一連の工程を3度繰り返し、親水性被膜付き透明部材を作成した。
(Comparative example 2)
A transparent member with a hydrophilic film prepared in the same manner as in Example 1 was further coated with silica particle coating liquid F. To coat, drop an appropriate amount of silica particle coating solution F, spin coat at 2000 rpm for 20 seconds, and repeat the series of steps of heating at 90°C for 15 minutes in a hot air circulation oven three times to create a transparent member with a hydrophilic coating. did.

(比較例3)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Gを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Comparative example 3)
A transparent member was produced in the same manner as in Example 1 except that silica particle coating liquid G was used instead of silica particle coating liquid A.

(比較例4)
シリカ粒子塗工液Aの代わりにシリカ粒子塗工液Hを用いた以外は実施例1と同様にして、透明部材を作成した。
(Comparative example 4)
A transparent member was produced in the same manner as in Example 1 except that silica particle coating liquid H was used instead of silica particle coating liquid A.

(透明部材の評価方法)
次に、実施例および比較例で作成した透明部材の評価方法について説明する。
(1)多孔質層と混合層の膜厚の測定
分光エリプソメータ(商品名:VASE、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製)を用いて波長380nmから800nmの範囲で測定し多孔質層および混合層の膜厚を求めた。
(Evaluation method for transparent members)
Next, a method for evaluating transparent members produced in Examples and Comparative Examples will be described.
(1) Measurement of the film thickness of the porous layer and mixed layer Using a spectroscopic ellipsometer (product name: VASE, manufactured by JA Woollam Japan), the thickness of the porous layer and mixed layer was measured in the wavelength range of 380 nm to 800 nm. The film thickness was determined.

(2)多孔質層の空隙率の測定
分光エリプソメータ(商品名:VASE、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製)を用い、波長380nmから800nmまで測定し、解析から多孔質層の屈折率を求め、式1を用いて多孔質層の空隙率を算出した。
(2) Measurement of the porosity of the porous layer Using a spectroscopic ellipsometer (product name: VASE, manufactured by JA Woollam Japan), measurement was performed from a wavelength of 380 nm to 800 nm, and the refractive index of the porous layer was determined from the analysis. The porosity of the porous layer was calculated using Equation 1.

(3)混合層の膜厚ばらつきの測定
集束イオンビーム装置(商品名:SMI3050、エスアイアイ・ナノテクノロジー製)により膜を切り出し、混合層の膜厚方向の断面が観察できるように薄片化した。混合層の膜厚方向の断面状態を走査型透過電子顕微鏡(商品名:S-5500日立ハイテクノロジー製)により、倍率100000倍の視野で明視野観察を行った。その後、観察した観察画像の画像処理を行った。画像処理方法としては、image Pro PLUS(メディアサイバネティクス社製)など市販の画像処理ソフトを用いた。所定の画像領域において、必要であれば適宜コントラスト調整を行い混合層の膜厚を算出し、1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきを算出した。
(3) Measurement of film thickness variation of mixed layer The film was cut out using a focused ion beam device (trade name: SMI3050, manufactured by SII Nanotechnology), and the film was thinned so that the cross section of the mixed layer in the film thickness direction could be observed. The cross-sectional state of the mixed layer in the film thickness direction was observed in bright field using a scanning transmission electron microscope (trade name: S-5500, manufactured by Hitachi High-Technologies) at a magnification of 100,000 times. Thereafter, the observed images were subjected to image processing. As an image processing method, commercially available image processing software such as image Pro PLUS (manufactured by Media Cybernetics) was used. In a predetermined image area, the film thickness of the mixed layer was calculated by appropriately adjusting the contrast if necessary, and the film thickness variation in a length range of 1 μm was calculated.

(4)接触角の測定
全自動接触角計(商品名:DM-701、共和界面科学株式会社製)を用い、23℃50%RHで純水2μlの液滴を接触した時の接触角を測定した。
(4) Measurement of contact angle Using a fully automatic contact angle meter (product name: DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), measure the contact angle when a droplet of 2 μl of pure water is brought into contact at 23°C and 50% RH. It was measured.

(5)ヘイズの測定
ヘイズメーター(商品名:NDH2000、日本電色工業株式会社製)を用いヘイズを測定した。
(5) Haze measurement Haze was measured using a haze meter (trade name: NDH2000, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).

(6)屋外暴露試験
透明部材をキセノンウェザーメーター(商品名:スーパーキセノンウェザーメーター SX75、スガ試験機株式会社製)に投入した。光照射強度を180W/mに設定し、光照射と放水を18分、光照射のみを1時間42分を1サイクルとして、合計300サイクルの計600時間試験し評価した。試験後の透明部材の接触角を(4)接触角の測定と同様にして測定した。この屋外暴露試験は、100時間が実際の屋外暴露1年に相当する。
(6) Outdoor exposure test The transparent member was placed in a xenon weather meter (trade name: Super Xenon Weather Meter SX75, manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.). The light irradiation intensity was set at 180 W/m 2 , and one cycle of light irradiation and water spraying was 18 minutes, and only light irradiation was 1 hour and 42 minutes, making the test and evaluation for a total of 300 cycles for a total of 600 hours. The contact angle of the transparent member after the test was measured in the same manner as (4) Measurement of contact angle. This outdoor exposure test corresponds to 100 hours of actual outdoor exposure for 1 year.

(7)評価
接触角が30°以下であれば、透明部材の表面に水滴ができるのを十分に抑制することができる。またヘイズが1以下であれば、撮影時に明瞭な画像が取得することができる。したがって、初期値および屋外暴露試験後の値が、いずれにおいても接触角が30°以下でヘイズが1以下であれば良と評価し、いずれかが接触角が30°より大きいあるいはヘイズが1より大きい場合は不良とした。
(7) Evaluation If the contact angle is 30° or less, formation of water droplets on the surface of the transparent member can be sufficiently suppressed. Further, if the haze is 1 or less, a clear image can be obtained during photographing. Therefore, the initial value and the value after the outdoor exposure test are evaluated as good if the contact angle is 30° or less and the haze is 1 or less. If it is large, it is considered defective.

(8)表面粗さの測定
SPM(商品名:L-trace&NanoNaviII、SIIナノテクノロジー社製)を用いて、2μm×2μmの範囲の表面形状を測定し、そこからRaを算出した。
実施例1~6および比較例1~4についての測定結果および評価結果を表1に示す。
(8) Measurement of surface roughness Using SPM (trade name: L-trace & NanoNavi II, manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.), the surface shape in an area of 2 μm×2 μm was measured, and Ra was calculated therefrom.
Table 1 shows the measurement results and evaluation results for Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4.

Figure 0007423261000001
Figure 0007423261000001

表1に示されるように、本実施例の構成により初期値および屋外暴露後のいずれにおいても、接触角が30°以下でヘイズが1以下であることが確認され、親水性とヘイズを維持できることを確認された。一方、混合層が設けられていないために本発明の範囲外である比較例1、多孔質層の厚さが本発明で規定する範囲よりも厚い比較例2および多孔質層の厚さが本発明で規定する範囲よりも薄い比較例4、並びに混合層の膜厚ばらつきが本発明で規定する範囲よりも大きい比較例3は、屋外暴露後の親水性を維持し、ヘイズの上昇を抑制することができなかった。 As shown in Table 1, it was confirmed that with the configuration of this example, the contact angle was 30° or less and the haze was 1 or less both at the initial value and after outdoor exposure, indicating that hydrophilicity and haze could be maintained. was confirmed. On the other hand, Comparative Example 1 which is outside the scope of the present invention because no mixed layer is provided, Comparative Example 2 where the thickness of the porous layer is thicker than the range specified by the present invention, and Comparative Example 2 where the thickness of the porous layer is outside the scope of the present invention. Comparative Example 4, which is thinner than the range specified by the invention, and Comparative Example 3, where the thickness variation of the mixed layer is larger than the range specified by the invention, maintains hydrophilicity after outdoor exposure and suppresses increase in haze. I couldn't do that.

本発明にかかる透明部材は、屋外カメラや監視カメラ用の平面カバーやドームカバーなどの撮像装置用途に限らず、窓ガラス、鏡、レンズ、透明フィルムなど一般的な用途から、撮像系や投影系の光学レンズ、光学ミラー、光学フィルター、アイピース、光学部品に利用することが可能である。 The transparent member according to the present invention can be used not only for imaging devices such as flat covers and dome covers for outdoor cameras and surveillance cameras, but also for general applications such as window glass, mirrors, lenses, and transparent films, as well as for imaging systems and projection systems. It can be used for optical lenses, optical mirrors, optical filters, eyepieces, and optical components.

10 透明部材
11 バインダー
12 シリカ粒子
13 空隙
14 多孔質層
15 混合層
16 樹脂基材
1 装置本体
2 装置本体
3 透明部材(保護カバー)
30 撮像装置
31 光学系(レンズ)
32 イメージセンサ
33 映像エンジン
34 圧縮出力回路
35 出力部
36 筐体
10 Transparent member 11 Binder 12 Silica particles 13 Voids 14 Porous layer 15 Mixed layer 16 Resin base material 1 Device body 2 Device body 3 Transparent member (protective cover)
30 Imaging device 31 Optical system (lens)
32 Image sensor 33 Video engine 34 Compression output circuit 35 Output section 36 Housing

Claims (16)

樹脂からなる樹脂層と、
複数のシリカ粒子と、前記複数のシリカ粒子を接合するバインダーと、前記樹脂と、を有し、前記樹脂層の上に配置された混合層と、
前記複数のシリカ粒子と、前記複数のシリカ粒子を接合するバインダーと、を有し、空隙が設けられ、前記混合層の上に配置された多孔質層と、を有し、
前記混合層の膜厚が20nm以上160nm以下であり、
前記混合層の厚さ方向の断面の前記樹脂層の表面に沿った1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきが15%以下であり、
前記多孔質層の膜厚が100nm以上800nm以下であることを特徴とする透明部材。
a resin layer made of resin;
a mixed layer comprising a plurality of silica particles, a binder for bonding the plurality of silica particles, and the resin, and disposed on the resin layer;
a porous layer comprising the plurality of silica particles and a binder for bonding the plurality of silica particles, a porous layer provided with voids and disposed on the mixed layer;
The thickness of the mixed layer is 20 nm or more and 160 nm or less,
The film thickness variation in a length range of 1 μm along the surface of the resin layer in the cross section in the thickness direction of the mixed layer is 15% or less,
A transparent member characterized in that the porous layer has a thickness of 100 nm or more and 800 nm or less.
前記多孔質層の前記混合層が設けられた側とは逆の表面の表面平均面粗さRaが2nm以上10nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の透明部材。 The transparent member according to claim 1, wherein the surface of the porous layer opposite to the side on which the mixed layer is provided has an average surface roughness Ra of 2 nm or more and 10 nm or less. 前記混合層の膜厚が、前記シリカ粒子の平均フェレ径よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の透明部材。 The transparent member according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the mixed layer is larger than the average Feret diameter of the silica particles. 前記シリカ粒子の平均フェレ径が10nm以上60nm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の透明部材。 4. The transparent member according to claim 1, wherein the silica particles have an average Feret diameter of 10 nm or more and 60 nm or less. 前記バインダーが、シリカバインダーであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の透明部材。 The transparent member according to any one of claims 1 to 4, wherein the binder is a silica binder. 前記混合層の前記複数のシリカ粒子は、前記多孔質層の前記複数のシリカ粒子と、前記バインダーを介して接合されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の透明部材。 The plurality of silica particles of the mixed layer are bonded to the plurality of silica particles of the porous layer via the binder, according to any one of claims 1 to 5. Transparent member. 前記樹脂の可視光に対する透過率が50%以上であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の透明部材。 7. The transparent member according to claim 1, wherein the resin layer has a transmittance of 50% or more to visible light. 前記樹脂の材質は、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステルからなる群から選ばれるいずれか1つまたは複数であることを特徴とする請求項7に記載の透明部材。 8. The transparent member according to claim 7, wherein the resin material is one or more selected from the group consisting of acrylic resin, polycarbonate, and polyester. 前記多孔質層の前記混合層が設けられた側とは逆の表面における水に対する接触角が30°以下であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の透明部材。 The transparent member according to any one of claims 1 to 8, wherein a contact angle with water on a surface of the porous layer opposite to the side on which the mixed layer is provided is 30° or less. 筐体と請求項1から9のいずれか1項に記載の透明部材とで囲まれた空間内に、光学系と、前記光学系を介して映像を取得するイメージセンサと、を備える撮像装置。 An imaging device comprising an optical system and an image sensor that acquires an image via the optical system, in a space surrounded by a housing and the transparent member according to any one of claims 1 to 9. 樹脂からなる樹脂層の上にシリカを含む層が形成された透明部材の製造方法であって、
前記樹脂からなる樹脂基材の上に複数のシリカ粒子とバインダーとなる成分とを含む分散液を塗布し、該分散液を硬化することにより、前記複数のシリカ粒子と前記複数のシリカ粒子を接合するバインダーと前記樹脂とを有する混合層と、前記複数のシリカ粒子と前記複数のシリカ粒子を接合するバインダーを有し、空隙が設けられた多孔質層と、を形成する工程を有し、
前記混合層の膜厚が20nm以上160nm以下であり、
前記混合層の厚さ方向の断面の前記樹脂層の表面に沿った1μmの長さの範囲における膜厚ばらつきが15%以下であり、
前記多孔質層の膜厚が100nm以上800nm以下であること、
を特徴とする透明部材の製造方法。
A method for manufacturing a transparent member in which a layer containing silica is formed on a resin layer made of resin, the method comprising:
A dispersion containing a plurality of silica particles and a component serving as a binder is applied onto a resin base material made of the resin, and the dispersion is cured to join the plurality of silica particles and the plurality of silica particles. a mixed layer having a binder and the resin, and a porous layer having voids and having a binder bonding the plurality of silica particles and the plurality of silica particles,
The thickness of the mixed layer is 20 nm or more and 160 nm or less,
The film thickness variation in a length range of 1 μm along the surface of the resin layer in the cross section in the thickness direction of the mixed layer is 15% or less,
The thickness of the porous layer is 100 nm or more and 800 nm or less,
A method for manufacturing a transparent member, characterized by:
前記シリカ粒子の平均フェレ径が、前記混合層の膜厚よりも小さいことを特徴とする請求項11に記載の透明部材の製造方法。 12. The method for manufacturing a transparent member according to claim 11, wherein the average Feret diameter of the silica particles is smaller than the thickness of the mixed layer. 前記シリカ粒子が鎖状シリカ粒子であり、
前記鎖状シリカ粒子を構成する個々の粒子の平均フェレ径が、前記混合層の膜厚よりも小さいことを特徴とする請求項11または12に記載の透明部材の製造方法。
The silica particles are chain silica particles,
13. The method for manufacturing a transparent member according to claim 11 or 12, wherein the average Feret diameter of each particle constituting the chain silica particles is smaller than the thickness of the mixed layer.
前記分散液は、前記樹脂の溶解性が相対的に高い溶媒と、前記樹脂の溶解性が相対的に低い溶媒とを含むことを特徴とする請求項11から13のいずれか1項に記載の透明部材の製造方法。 14. The dispersion liquid includes a solvent in which the resin has a relatively high solubility and a solvent in which the resin has a relatively low solubility. A method for manufacturing a transparent member. 前記樹脂の溶解性が相対的に高い溶媒の沸点が、前記樹脂の溶解性が相対的に低い溶媒の沸点より高いことを特徴とする請求項14に記載の透明部材の製造方法。 15. The method of manufacturing a transparent member according to claim 14, wherein the boiling point of the solvent in which the resin has a relatively high solubility is higher than the boiling point of the solvent in which the resin has a relatively low solubility. 前記樹脂がポリカーボネートであり、
前記樹脂の溶解性が相対的に高い溶媒が、ジグライム、ジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2-ヘプタノンから選ばれ、
前記樹脂の溶解性が相対的に低い溶媒が2-プロパノールであることを特徴とする請求項14または15に記載の透明部材の製造方法。
the resin is polycarbonate,
The solvent in which the resin has relatively high solubility is selected from diglyme, dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, and 2-heptanone,
16. The method for manufacturing a transparent member according to claim 14, wherein the solvent in which the resin has relatively low solubility is 2-propanol.
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